如何在.net中使用CNG(或启用AES-NI的指令集)

本文关键字：启用 AES-NI 指令集 CNG net | 更新日期: 2023-09-27 18:14:36

目前在c#中使用AES对文本进行大量的加密/解密。

对于纯软件系统，需要解密的大量数据集可能需要相当长的处理器时间。我知道英特尔推出了他们的AES-NI指令集，AMD也推出了类似的指令集。

我使用的是。net 4.0，我知道windows CNG框架使用了这些指令集，但是。net世界中的AesManaged似乎没有使用这些指令集。

有一个很棒的项目"CLR安全"，它是。net 3.5到windows CNG的一个网关，但是它已经一年没有维护了，我宁愿(如果可能的话)不要跳上一个垂死的项目。

. net 4中有一个CNGProvider类，但似乎没有足够的文档来拼凑出一个用于AES的工作解密。

有没有人有这个主题的经验，他们可以指出我在正确的方向上如何在纯。net环境中实现AES-NI，使用预制类，而不必直接从c#做p/调用?(如果有一个包装器类来做这件事就好了，只要它被维护)。

如何在.net中使用CNG(或启用AES-NI的指令集)

AesCryptoServiceProvider呢?它说使用CAPI，等等如果有的话，希望有CNG。——Rup

这个评论有很大的帮助，在做了一些挖掘之后，看起来AesCryptoServiceProvider将使用AES-NI。然而，我找不到微软关于这方面的任何"官方"文档。当运行简单的计时基准测试时，差异大约是15倍，所以要么API本身被大量优化(对于15倍的增加来说是相当不错的优化)，要么它使用AES-NI指令集。

不幸的是，我没有一个非AES-NI盒子来测试，但如果我得到一个，我会更新这个线程的结果。

所以我很有信心这是用于AES-NI的API，但不能保证没有进一步的测试。

如何在。net中使用CNG(或启用AES-NI的指令集)?

我将集中讨论AES-NI指令集问题。我发现它很有趣，因为我自己也想知道它(在C和c++中使用)。

Microsoft在Visual Studio 2008 SP1 (_MSC_FULL_VER >= 150030729)中添加了AES-NI支持。您最早可以在Microsoft产品中看到AES-NI是在2008年左右，因为早期的编译器不支持它。这意味着Server 2008有它，Windows Vista也可能通过Service Pack或更高版本安装。

根据MS Crypto API是否支持AES和AES- ni处理器指令?， rsaenh.dll和bcryptprimitives.dll都有。IvanP在Windows 7和Windows 10上进行了测试。

然而，在Windows 8.1上的测试显示…

# Using a Developer Command prompt so dumpbin is on-path:
> dumpbin /disasm c:'Windows'System32'rsaenh.dll > rsaenh.dll.txt
> dumpbin /disasm c:'Windows'System32'bcryptprimitives.dll > bcryptprimitives.dll.txt

: 

# Using a GitBash terminal for grep
$ grep -i aes rsaenh.dll.txt
$

: 

$ grep -i aes bcryptprimitives.dll.txt
  000000018000234A: 66 0F 3A DF C0 00  aeskeygenassist xmm0,xmm0,0
  0000000180002363: 66 0F 38 DB C0     aesimc      xmm0,xmm0
  000000018000237E: 66 0F 38 DC 41 10  aesenc      xmm0,xmmword ptr [rcx+10h]
  0000000180002384: 66 0F 38 DC 41 20  aesenc      xmm0,xmmword ptr [rcx+20h]
  000000018000238A: 66 0F 38 DC 41 30  aesenc      xmm0,xmmword ptr [rcx+30h]
  0000000180002390: 66 0F 38 DC 41 40  aesenc      xmm0,xmmword ptr [rcx+40h]
  0000000180002396: 66 0F 38 DC 41 50  aesenc      xmm0,xmmword ptr [rcx+50h]
  000000018000239C: 66 0F 38 DC 41 60  aesenc      xmm0,xmmword ptr [rcx+60h]
  00000001800023A2: 66 0F 38 DC 41 70  aesenc      xmm0,xmmword ptr [rcx+70h]
  00000001800023AF: 66 0F 38 DC 01     aesenc      xmm0,xmmword ptr [rcx]
  00000001800023B4: 66 0F 38 DC 41 10  aesenc      xmm0,xmmword ptr [rcx+10h]
  00000001800023C3: 66 41 0F 38 DD 02  aesenclast  xmm0,xmmword ptr [r10]
  000000018001936E: 66 0F 38 DC 41 10  aesenc      xmm0,xmmword ptr [rcx+10h]
  0000000180019374: 66 0F 38 DC 41 20  aesenc      xmm0,xmmword ptr [rcx+20h]
  000000018001937A: 66 0F 38 DC 41 30  aesenc      xmm0,xmmword ptr [rcx+30h]
  0000000180019380: 66 0F 38 DC 41 40  aesenc      xmm0,xmmword ptr [rcx+40h]
  0000000180019386: 66 0F 38 DC 41 50  aesenc      xmm0,xmmword ptr [rcx+50h]
  000000018001938C: 66 0F 38 DC 41 60  aesenc      xmm0,xmmword ptr [rcx+60h]
  0000000180019392: 66 0F 38 DC 41 70  aesenc      xmm0,xmmword ptr [rcx+70h]
  000000018001939F: 66 0F 38 DC 01     aesenc      xmm0,xmmword ptr [rcx]
  00000001800193A4: 66 0F 38 DC 41 10  aesenc      xmm0,xmmword ptr [rcx+10h]
  00000001800193B3: 66 41 0F 38 DD 02  aesenclast  xmm0,xmmword ptr [r10]
  000000018001952E: 66 0F 38 DE C4     aesdec      xmm0,xmm4
  0000000180019533: 66 0F 38 DE CC     aesdec      xmm1,xmm4
  0000000180019538: 66 0F 38 DE D4     aesdec      xmm2,xmm4
  000000018001953D: 66 0F 38 DE DC     aesdec      xmm3,xmm4
  000000018001954B: 66 0F 38 DF C4     aesdeclast  xmm0,xmm4
  0000000180019550: 66 0F 38 DF CC     aesdeclast  xmm1,xmm4
  0000000180019555: 66 0F 38 DF D4     aesdeclast  xmm2,xmm4
  000000018001955A: 66 0F 38 DF DC     aesdeclast  xmm3,xmm4
  000000018002E8B5: 66 0F 38 DE 41 10  aesdec      xmm0,xmmword ptr [rcx+10h]
  000000018002E8BB: 66 0F 38 DE 41 20  aesdec      xmm0,xmmword ptr [rcx+20h]
  000000018002E8C1: 66 0F 38 DE 41 30  aesdec      xmm0,xmmword ptr [rcx+30h]
  000000018002E8C7: 66 0F 38 DE 41 40  aesdec      xmm0,xmmword ptr [rcx+40h]
  000000018002E8CD: 66 0F 38 DE 41 50  aesdec      xmm0,xmmword ptr [rcx+50h]
  000000018002E8D3: 66 0F 38 DE 41 60  aesdec      xmm0,xmmword ptr [rcx+60h]
  000000018002E8D9: 66 0F 38 DE 41 70  aesdec      xmm0,xmmword ptr [rcx+70h]
  000000018002E8E6: 66 0F 38 DE 01     aesdec      xmm0,xmmword ptr [rcx]
  000000018002E8EB: 66 0F 38 DE 41 10  aesdec      xmm0,xmmword ptr [rcx+10h]
  000000018002E8FA: 66 41 0F 38 DF 02  aesdeclast  xmm0,xmmword ptr [r10]
  000000018003F458: 66 0F 38 DC E8     aesenc      xmm5,xmm0
  000000018003F45D: 66 0F 38 DC D8     aesenc      xmm3,xmm0
  000000018003F462: 66 0F 38 DC E0     aesenc      xmm4,xmm0
  000000018003F467: 66 0F 38 DC F0     aesenc      xmm6,xmm0
  000000018003F475: 66 0F 38 DD EF     aesenclast  xmm5,xmm7
  000000018003F47A: 66 0F 38 DD DF     aesenclast  xmm3,xmm7
  000000018003F47F: 66 0F 38 DD E7     aesenclast  xmm4,xmm7
  000000018003F492: 66 0F 38 DD F7     aesenclast  xmm6,xmm7

所以，在现代Windows上，你需要使用一些依赖于bcryptprimitives.dll的东西。我不知道什么。net原语使用bcryptprimitives.dll .

我还检查了Windows 8.1上的以下dll，没有AES-NI指令:

  • advapi32.dll
  • bcrypt.dll
  • crypt32.dll
  • cryptbase.dll
  • cryptcatsvc.dll
  • cryptdlg.dll
  • cryptdll.dll
  • cryptext.dll
  • cryptnet.dll
  • cryptowinrt.dll
  • cryptsp.dll
  • cryptsvc.dll

在微软网站上没有太多关于这个主题的信息。我从csp"aes-ni"站点:microsoft.com获得了两个点击，而csp"aesni"站点:microsoft.com获得了0个点击。不管发生了什么，微软都是保密的。

我曾使用过最早的具有这些特性的芯片组。那时Windows 7还不能使用AES。我求助于当时可用的Ubuntu，并使用英特尔文档和一些内联汇编做了一个cpuid。这达到了我训练的目的。不过，我学到的一件事是"英特尔安全密钥"。几乎与"aes - ni"同时面世。因此，如果我在芯片组中发现RDRAND指令，这意味着我"可能"AES-NI。这样一来，我能做的最简单的(但没有详细说明)就是

//在撰写本文时，PF_RDRAND_INSTRUCTION_AVAILABLE尚未作为MSDN API的一部分记录IsProcessorFeaturePresent (PF_RDRAND_INSTRUCTION_AVAILABLE);

我们也可以这样使用CPU的内在特性https://learn.microsoft.com/en - us/cpp/intrinsics/cpuid cpuidex?view=vs - 2019

请参阅下面的文档以获得更多"校对"。https://csrc.nist.gov/csrc/media/projects/cryptographic-module-validation-program/documents/security-policies/140sp1894.pdf

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