AES指令集
高級加密標準指令集現已經集成到許多處理器中。應用程序執行高級加密標準（AES）時，使用該指令集提高加密和解密的速度（以及對側信道攻擊的抵抗能力）。
x86架構
高級加密標準指令集（或稱英特爾高級加密標準新指令，簡稱AES-NI）是一個x86指令集架構的擴展，用於Intel和AMD微處理器，由Intel在2008年3月提出。[1]該指令集的目的是改進應用程序使用高級加密標準（AES）執行加密和解密的速度。
指令
| 指令 | 描述[2] |
|---|---|
AESENC
|
執行一輪AES加密流 |
AESENCLAST
|
執行最後一輪AES加密流 |
AESDEC
|
執行一輪AES解密流 |
AESDECLAST
|
執行最後一輪AES解密流 |
AESKEYGENASSIST
|
協助生成AES輪迴密鑰 |
AESIMC
|
協助AES逆列混合 |
PCLMULQDQ
|
無進位乘法（CLMUL）[3] |
Intel
Intel支持AES-NI的處理器[4]：
- Intel Westmere架構處理器，具體如下：
- Intel Westmere-EP (Xeon 56XX)（也稱Gulftown至強5600系列DP服務器型號）處理器。
- Intel Clarkdale處理器（酷睿i3、奔騰和賽揚除外）。
- Intel Arrandale處理器（賽揚、奔騰、酷睿i3、酷睿i5-4XXM除外）。
- Intel Sandy Bridge處理器。
- Intel Ivy Bridge處理器
- 僅所有i5、i7、至強和i3-2115C[9]。
- Intel Haswell處理器。（i3-4000M[10]、奔騰和賽揚除外）
- Intel Skylake（和以後）處理器。
AMD
- AMD
- AMD Ryzen處理器。
- AMD Bulldozer處理器。[11]
- AMD Piledriver處理器。
- AMD Steamroller處理器。
- AMD Jaguar處理器。
- AMD Puma處理器。
其他架構中的硬件加速
在最新的SPARC處理器（T4、T5、M5及之後）和最新的ARM處理器中也有非特權的處理器指令提供AES支持。2011年推出的SPARC T4處理器有用戶級指令實現AES輪迴。[12]這些指令補充了更高級別的加密命令。2011年宣布的ARMv8-A處理器架構也有指令實現AES輪迴，這包括ARM Cortex-A53和A57，但不包括以前的v7處理器（如Cortex A5、7、8、9、11、15）。[13]2012年8月，IBM宣布[14]即將到來的Power7+架構有望提供AES支持。這些架構中的命令不能直接與AES-NI命令兼容，但可實現類似的功能。
IBM z9或更晚的主機處理器支持AES作為單操作碼（KM、KMC）AES ECB/CBC指令，使用IBM的CryptoExpress硬件。[15]這些單指令的AES版本比Intel NI更容易使用，但不能被擴展實現為基於AES輪迴函數的其他算法，例如Whirlpool散列算法。
x86 CPU的支持
VIA x86 CPU、AMD Geode和Marvell Kirkwood（ARM，mv_cesa在Linux中）使用基於驅動程序的AES加速處理（另見Crypto API (Linux)）。下列產品支持AES硬件加速，雖然不支持AES-NI指令集：
ARM架構
- Allwinner
- 使用「安全系統」的A10和A20。[21]
- Broadcom
- 使用「安全處理器」的BCM5801/BCM5805/BCM5820。[18]
- 高通
- Snapdragon 805（和以後）。
- 三星電子
- Exynos 3系列（和以後）。
其他架構
- Atmel xmega [22]（並行執行的片上加速器，不是指令）
性能
在《AES-NI 性能分析》中，Patrick Schmid和Achim Roos 指出：「...少數已使用英特爾 AES-NI 進行優化的應用程序表現出了傲人成績」。 [23] 一次使用Crypto++函式庫執行的性能分析顯示，相比沒有加速的Pentium 4, AES/GCM的吞吐量從大約每字節28.0周期顯著提升至每字節3.5周期。 [24][25]
軟件支持
大多數現代編譯器能夠利用AES指令。
許多安全和加密軟件支持AES指令集，包括下列核心基礎設施：
- Cryptography API: Next Generation (CNG)（Windows）[26]
- Linux的Crypto API
- Java 7 HotSpot
- Network Security Services（NSS）3.13及更高版本 [27]（被Firefox和Google Chrome使用）
- Solaris Cryptographic Framework[28]從Solaris 10起。
- FreeBSD的OpenCrypto API（aesni(4) 驅動程序）[29]
- OpenSSL 1.0.1及以上[30]
- FLAM®/FLUC®（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） 5.1.08（2015-08-24發布）及以上
- Bloombase Cryptographic Module [31]
參考
參考資料
- ^ Intel Software Network. Intel. [2008-04-05]. （原始內容存檔於2008-04-07）.
- ^ Shay Gueron. Intel Advanced Encryption Standard (AES) Instruction Set White Paper. Intel. 2010 [2012-09-20]. （原始內容存檔於2012-10-29）.
- ^ Carry-Less Multiplication. Intel. [2016-05-14]. （原始內容存檔於2016-04-25）.
- ^ Intel® Product Specification Advanced Search. [2019-03-22]. （原始內容存檔於2019-09-18）.
- ^ AnandTech - The Sandy Bridge Review: Intel Core i7-2600K, i5-2500K and Core i3-2100 Tested. [2016-05-14]. （原始內容存檔於2015-04-24）.
- ^ Compare Intel® Products. [2016-05-14]. （原始內容存檔於2016-04-25）.
- ^ AES-NI support in TrueCrypt (Sandy Bridge problem). [2016-05-14]. （原始內容存檔於2014-08-08）.
- ^ Some products can support AES New Instructions with a Processor Configuration update, in particular, i7-2630QM/i7-2635QM, i7-2670QM/i7-2675QM, i5-2430M/i5-2435M, i5-2410M/i5-2415M. Please contact OEM for the BIOS that includes the latest Processor configuration update.. [2016-05-14]. （原始內容存檔於2011-08-13）.
- ^ 存档副本. [2016-05-14]. （原始內容存檔於2016-03-22）.
- ^ 存档副本. [2016-05-14]. （原始內容存檔於2017-09-04）.
- ^ Following Instructions. AMD. November 22, 2010 [2011-01-04]. （原始內容存檔於2010-11-26）.
- ^ Dan Anderson. SPARC T4 OpenSSL Engine. Oracle. 2011 [2012-09-20]. （原始內容存檔於2012-11-03）.
- ^ Richard Grisenthwaite. ARMv8-A Technology Preview (PDF). ARM. 2011 [2012-09-20]. （原始內容 (PDF)存檔於2018-06-10）.
- ^ Timothy Prickett Morgan. All the sauce on Big Blue's hot chip: More on Power7+. The Register. 2012 [2012-09-20]. （原始內容存檔於2012-08-24）.
- ^ IBM System z10 cryptography. IBM. [2014-01-27]. （原始內容存檔於2014-02-01）.
- ^ AMD Geode™ LX Processor Family Technical Specifications. AMD. [2016-05-14]. （原始內容存檔於2014-01-30）.
- ^ VIA Padlock Security Engine. VIA. [2011-11-14]. （原始內容存檔於2011-05-15）.
- ^ 18.0 18.1 Cryptographic Hardware Accelerators （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） on OpenWRT.org
- ^ VIA Eden-N Processors. VIA. [2011-11-14]. （原始內容存檔於2011-11-11）.
- ^ VIA C7 Processors. VIA. [2011-11-14]. （原始內容存檔於2007-04-19）.
- ^ Security System driver status. [2016-05-14]. （原始內容存檔於2016-05-14）.
- ^ Using the XMEGA built-in AES accelerator (PDF). [2014-12-03]. （原始內容存檔 (PDF)於2015-09-23）.
- ^ P. Schmid and A. Roos. AES-NI Performance Analyzed. Tom's Hardware. 2010 [2010-08-10].
- ^ T. Krovetz, W. Dai. How to get fast AES calls?. Crypto++ user group. 2010 [2010-08-11]. （原始內容存檔於2012-11-09）.
- ^ Crypto++ 5.6.0 Pentium 4 Benchmarks. Crypto++ Website. 2009 [2010-08-10]. （原始內容存檔於2010-09-19）.
- ^ Intel Advanced Encryption Standard Instructions (AES-NI). Intel. March 2, 2010 [2010-07-11]. （原始內容存檔於2010-07-07）.
- ^ AES-NI enhancements to NSS on Sandy Bridge systems. 2012-05-02 [2012-11-25]. （原始內容存檔於2014-04-13）.
- ^ System Administration Guide: Security Services, Chapter 13 Solaris Cryptographic Framework (Overview). Oracle. September 2010 [2012-11-27]. （原始內容存檔於2012-02-07）.
- ^ FreeBSD 8.2 Release Notes. FreeBSD.org. 2011-02-24 [2011-12-18]. （原始內容存檔於2011-04-12）.
- ^ OpenSSL: CVS Web Interface. [2020-12-07]. （原始內容存檔於2012-07-07）.
- ^ Bloombase StoreSafe Intelligent Storage Firewall. [2023-11-14]. （原始內容存檔於2024-05-03）.