IntelでもNehalemで同様にAES用の命令が追加されていて、既にOpenSSLとかNSSとかLinuxカーネルとかで既に使われてる。
ARMv8ではAES用、SHA1用、SHA2用の命令が追加されているのだけど、今日はAESの話。
まず最初にAESの暗号化のアルゴリズムを簡単に説明すると、
AddRoundKey for i = 1 to 10 ShiftRows SubBytes MixColumns AddRoundKey ShiftRows SubBytes AddRoundKey
と表せる。ARMv8の場合は、このアルゴリズムをいくつかの専用命令で実装できるようになった。
aeseは、AESのアルゴリズムの内以下の命令を実行する。
AddRoundKey ShiftRows SubBytes
aesmcは、AESのアルゴリズムの内以下の命令を実行する。
MixColumns
同様に復元化はaesdとaesimcで可能。
このようにこの2つの命令を使うことで、AESの暗号化の実装が可能になってる。すなわち暗号化の際にはaeseとaesmcでRound処理をして最後のラウンドだけaeseとveor使って実装することができる。AES 128bitの暗号化をARMv8で実装すると (AddRoundKeyはXORなので)
for i = 1 to 10 aese aesmc aese veor
ということになる。なおこれらは最近のチップ(Apple A7やNVIDIA Denver、Cortex-A57/53ベースのもの)であれば32ビットモード(aarch32)であっても利用可能。
サポートされているかどうかについてはLinuxであれば、/proc/cpuinfoを見れば、Featuresにaesがあるかどうかで確認できる。
Processor : NVIDIA Denver 1.0 rev 0 (aarch64) processor : 0 processor : 1 Features : fp asimd aes pmull sha1 sha2 crc32 CPU implementer : 0x4e CPU architecture: AArch64 CPU variant : 0x0 CPU part : 0x000 CPU revision : 0 Hardware : Flounder Revision : 0000 Serial : 0000000000000000 MTS version : 33410787
また参考としてx86のAES専用命令の場合は、aesencとaesenclastを使って暗号化、aesdecとaesdeclastを使って復元化する。すなわち、x86でのAES 128bitの暗号化は、
AddRoundKey for i = 1 to 10 aesenc aesenclast
ということ。ARMとIntelで実装アイデアが違うのは興味深い。
