AES-NI

Αναφορά αρχιτεκτονικήςFeex

Το AES-NI είναι μια επέκταση εντολών x86 για γύρους κρυπτογράφησης και αποκρυπτογράφησης AES και σχετικές εργασίες προγράμματος κλειδιών (key-schedule). Επιταχύνει τμήματα μιας κρυπτογραφικής υλοποίησης αντί να παρέχει ένα ολόκληρο ασφαλές πρωτόκολλο.

Τι πρέπει να γνωρίζετε

Πώς λειτουργεί

Εντολές όπως οι AESENC και AESDEC μετασχηματίζουν μια κατάσταση AES 128 bit, ενώ ξεχωριστές μορφές χειρίζονται τους τελικούς γύρους και βοηθούν στην επέκταση κλειδιού. Μια υλοποίηση AES επιλέγει τον αριθμό και τη σειρά των γύρων για το μήκος του κλειδιού της. Οι εντολές δεν επιλέγουν από μόνες τους λειτουργία (mode), δεν κατανέμουν nonces, δεν επαληθεύουν την ταυτότητα μηνυμάτων ούτε προστατεύουν αποθηκευμένα κλειδιά.

Πού είναι χρήσιμο

Μια συντηρούμενη κρυπτογραφική βιβλιοθήκη μπορεί να δρομολογήσει την εκτέλεση στο AES-NI για μια υποστηριζόμενη λειτουργία AES. Το AES-GCM χρειάζεται επίσης επεξεργασία ελέγχου ταυτότητας, η οποία συχνά επιταχύνεται με πολλαπλασιασμό χωρίς κρατούμενο (carry-less multiplication). Η διαπραγμάτευση πρωτοκόλλου, η διάταξη εγγραφών και το μήκος μηνύματος επηρεάζουν την απόδοση από άκρο σε άκρο (end-to-end).

Πώς να ελέγξετε την υποστήριξη και την ενεργοποίηση

Το CPUID.01H:ECX bit 25 υποδεικνύει το παλαιού τύπου (legacy) AES-NI. Το περιβάλλον εκτέλεσης πρέπει να διαχειρίζεται την κατάσταση XMM. Ελέγξτε ξεχωριστά τις απαιτήσεις VAES και κατάστασης διανύσματος για ευρύτερες υλοποιήσεις VEX ή EVEX και χρησιμοποιήστε τις υποστηριζόμενες δυνατότητες δρομολόγησης της κρυπτογραφικής βιβλιοθήκης.

Χρησιμοποιήστε μια συντηρούμενη κρυπτογραφική υλοποίηση που χειρίζεται την επιλογή δυνατοτήτων, τις συνθήκες αποτυχίας και τον πλήρη αλγόριθμο. Η επιτάχυνση υλικού παρέχει πρωταρχικά στοιχεία (primitives)· η διαχείριση κλειδιών, ο έλεγχος ταυτότητας, οι κανόνες nonce και οι επιλογές πρωτοκόλλου παραμένουν ευθύνες του λογισμικού.

Τι δεν καθορίζει η δυνατότητα

Η υποστήριξη AES-NI δεν αποτελεί πιστοποίηση ασφαλείας, ετυμηγορία για κακόβουλο λογισμικό ή εγγύηση έναντι πλευρικών καναλιών (side channels) στον περιβάλλοντα κώδικα. Το AES δεν είναι SHA. Το VAES απαριθμείται ξεχωριστά και ένα guest σύστημα μπορεί να αποκρύπτει το AES-NI ακόμα και όταν το διαθέτει το host.

Συμβατότητα και απόδοση στην πράξη

Ένα πεδίο δυνατότητας δεν αποτελεί πιστοποίηση προϊόντος ούτε απόδειξη ότι μια συγκεκριμένη εφαρμογή είναι ασφαλής. Η απόδοση εξαρτάται από τα μεγέθη των μηνυμάτων, τη λειτουργία (mode), την ομαδοποίηση (batching) και το υπόλοιπο πρωτόκολλο. Ελέγξτε τον πραγματικό πάροχο και διατηρείτε ενημερωμένες τις ενημερώσεις ασφαλείας του.

Μια πρακτική λίστα ελέγχου επαλήθευσης

Καταγράψτε το ακριβές μοντέλο επεξεργαστή ή πλατφόρμας και τις εμπλεκόμενες εκδόσεις εφαρμογής, λειτουργικού συστήματος και περιβάλλοντος εκτέλεσης (runtime). Διατηρήστε τη διατύπωση του πραγματικού σφάλματος ή της απαίτησης.
Ελέγξτε τις αναφορές του κατασκευαστή για το συγκεκριμένο μοντέλο και, στη συνέχεια, εξετάστε την πραγματική δυνατότητα και την ενεργοποιημένη κατάσταση στο περιβάλλον όπου εκτελείται το πρόγραμμα.
Συγκρίνετε κάθε απαίτηση του επιλεγμένου εκτελέσιμου αρχείου (binary) ή του backend. Μια δυνατότητα με παρόμοιο όνομα, ένα ψευδώνυμο ή μια ευρεία ετικέτα τεχνολογίας δεν επαρκεί.
Επιβεβαιώστε ότι η εφαρμογή επέλεξε την προβλεπόμενη υλοποίηση. Χρησιμοποιήστε τα τεκμηριωμένα διαγνωστικά της και μια υποστηριζόμενη εναλλακτική λύση (fallback) όταν δεν πληρούνται οι απαιτήσεις.
Κάντε μία υποστηριζόμενη αλλαγή τη φορά και επαναλάβετε τον ίδιο φόρτο εργασίας. Διατηρήστε διαθέσιμη την αρχική διαμόρφωση και τη διαδρομή επαναφοράς.

Εάν η δυνατότητα αναφέρεται αλλά το λογισμικό δεν μπορεί να τη χρησιμοποιήσει

Ξεκινήστε με το ακριβές στοιχείο που αποτυγχάνει. Μια βάση δεδομένων υλικού περιγράφει την καταγεγραμμένη δυνατότητα· το λειτουργικό σύστημα ή ο hypervisor μπορεί να εκθέσει ένα διαφορετικό πραγματικό περιβάλλον. Ένα σφάλμα μη έγκυρης εντολής (illegal-instruction error) απαιτεί επίσης διερεύνηση της πραγματικής εντολής που προκάλεσε το σφάλμα και της έκδοσης του εκτελέσιμου (binary build), καθώς η αλλοίωση δεδομένων ή μια άσχετη μη υποστηριζόμενη εντολή μπορεί να προκαλέσει παρόμοιο σύμπτωμα.

Εγκαταστήστε την έκδοση της εφαρμογής, του προγράμματος οδήγησης ή του περιβάλλοντος εκτέλεσης που υποστηρίζεται για την ακριβή πλατφόρμα και χρησιμοποιήστε τη βασική γραμμή (baseline) ή την εναλλακτική έκδοση (fallback build) που τεκμηριώνει ο κατασκευαστής, εάν χρειάζεται. Μια ενημέρωση λογισμικού δεν μπορεί να δημιουργήσει μια εντολή που λείπει από τον επεξεργαστή. Οι αλλαγές στο υλικολογισμικό (firmware) και στην πολιτική ασφαλείας θα πρέπει να ακολουθούν τη διαδικασία του κατασκευαστή του συστήματος και ένα σχέδιο επαναφοράς και όχι μια γενική συνταγή βελτιστοποίησης.

Πηγές και πεδίο εφαρμογής αυτής της επεξήγησης

Intel 64 and IA-32 Architectures Software Developer's Manual

Αυτές οι αναφορές καθορίζουν την αρχιτεκτονική συμπεριφορά και τις απαιτήσεις λογισμικού. Δεν επαληθεύουν ανεξάρτητα κάθε τιμή δυνατότητας σε μια συνδεδεμένη σελίδα μοντέλου υλικού. Για την υποστήριξη του μοντέλου, χρησιμοποιήστε τα στοιχεία τεκμηρίωσης του κατασκευαστή αυτής της σελίδας και ελέγξτε την πραγματική διαμόρφωση του συστήματος. Αυτό το άρθρο δεν παρέχει ημερομηνία δοκιμής επιδόσεων (benchmark), πιστοποίησης ή ανεξάρτητης αξιολόγησης.

Πηγές και επαλήθευση

Συντακτική ιδιοκτησία: Feex. Δεν έχει καταγραφεί ημερομηνία ανεξάρτητης αναθεώρησης. Πώς ερευνούμε.

Intel 64 and IA-32 Architectures Software Developer's Manual · Οι τόμοι 1 και 2 περιγράφουν τις κατονομαζόμενες οικογένειες εντολών και το CPUID· ο τόμος 3 περιγράφει την κατάσταση, τη σελιδοποίηση, το VMX και τους ελέγχους προστασίας. Η τεκμηρίωση αρχιτεκτονικής δεν καθορίζει την υποστήριξη για ένα συγκεκριμένο μοντέλο.

Ήταν χρήσιμο αυτό το άρθρο;

Ένα ναι ή όχι είναι αρκετό. Επιλέξτε έναν λόγο εάν θέλετε ή προσθέστε μια σύντομη σημείωση.