AES指令集

✍ dations ◷ 2025-04-25 18:15:36 #X86架构,X86指令,高级加密标准,AMD技术

高级加密标准指令集现已经集成到许多处理器中。应用程序执行高级加密标准(AES)时,使用该指令集提高加密和解密的速度(以及对侧信道攻击的抵抗能力)。

高级加密标准指令集(或称英特尔高级加密标准新指令,简称AES-NI)是一个x86指令集架构的扩展,用于Intel和AMD微处理器,由Intel在2008年3月提出。该指令集的目的是改进应用程序使用高级加密标准(AES)执行加密和解密的速度。

Intel支持AES-NI的处理器:

在最新的SPARC处理器(T4、T5、M5及之后)和最新的ARM处理器中也有非特权的处理器指令提供AES支持。2011年推出的SPARC T4处理器有用户级指令实现AES轮回。这些指令补充了更高级别的加密命令。2011年宣布的ARMv8-A处理器架构也有指令实现AES轮回,这包括ARM Cortex-A53和A57,但不包括以前的v7处理器(如Cortex A5、7、8、9、11、15)。2012年8月,IBM宣布即将到来的Power7+架构有望提供AES支持。这些架构中的命令不能直接与AES-NI命令兼容,但可实现类似的功能。

IBM z9或更晚的主机处理器支持AES作为单操作码(KM、KMC)AES ECB/CBC指令,使用IBM的CryptoExpress硬件。这些单指令的AES版本比Intel NI更容易使用,但不能被扩展实现为基于AES轮回函数的其他算法,例如Whirlpool散列算法。

VIA x86 CPU、AMD Geode和Marvell Kirkwood(ARM,mv_cesa在Linux中)使用基于驱动程序的AES加速处理(另见Crypto API (Linux)(英语:Crypto API (Linux)))。下列产品支持AES硬件加速,虽然不支持AES-NI指令集:

在《AES-NI 性能分析》中,Patrick Schmid和Achim Roos 指出:“...少数已使用英特尔 AES-NI 进行优化的应用程序表现出了傲人成绩”。一次使用Crypto++(英语:Crypto++)库执行的性能分析显示,相比没有加速的Pentium 4, AES/GCM的吞吐量从大约每字节28.0周期显著提升至每字节3.5周期。

大多数现代编译器能够利用AES指令。

许多安全和加密软件支持AES指令集,包括下列核心基础设施:

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