在x86中有加速SHA（SHA1 / 2/256/512）编码的任何指令吗？

Question

一个例子，在x86 are Instruction Set to hardware acceleration AES中。但在x86中是否有任何加速SHA（SHA1 / 2/256/512）编码的指令，以及在x86上编码SHA的紧固库是什么？

Answer 1

Intel has upcoming instructions用于加速计算SHA1 / 256哈希值。

您可以阅读有关它们的更多信息，如何检测您的CPU是否支持它们以及如何使用它们here。

（但不是SHA-512，您仍需要使用常规SIMD指令手动对其进行矢量化.AVX512应该对SHA-512（以及带有AVX512而不是SHA扩展的CPU上的SHA-1 / SHA-256）有所帮助，提供SIMD旋转以及移位，例如https://github.com/minio/sha256-simd）

希望英特尔Skylake microarchitecture拥有它们，但事实并非如此。 2016年的英特尔CPU是低功耗Goldmont，2017年则是Goldmont Plus。英特尔首款带有SHA扩展功能的主流CPU将为Cannon Lake。 Skylake / Kaby Lake / Coffee Lake没有。

AMD Ryzen（2017）有SHA扩展。

C / C ++程序员可能最好使用OpenSSL，它将使用它可以快速散列的任何CPU功能。 （如果您的OpenSSL版本足够新，请在拥有它们的CPU上包含SHA扩展。）

Answer 2

  

在x86中是否有任何加速SHA（SHA1 / 2/256/512）编码的指令？

2016年11月，答案终于是了。但它唯一的SHA-1和SHA-256（以及扩展名，SHA-224）。

Intel CPUs with SHA extensions最近上市了。看起来支持它的处理器是Goldmont microarchitecture：

• Pentium J4205（桌面）
• Pentium N4200（手机）
• Celeron J3455（桌面版）
• Celeron J3355（桌面版）
• Celeron N3450（手机）
• Celeron N3350（手机）

我在亚马逊上查看了具有架构或处理器编号的机器，但我找不到任何可用的（尚未）。我相信 HP 宏碁有一台配备Pentium N4200的笔记本电脑预计将于2016年11月的 2016年12月上市，以满足测试需求。

有关为什么它只有SHA-1，SHA-224和SHA-256的一些技术细节，请参阅内核加密邮件列表中的crypto: arm64/sha256 - add support for SHA256 using NEON instructions。简而言之，在SHA-256之上，事情不容易并行化。

您可以在Noloader GitHub | SHA-Intrinsics找到Intel SHA内在函数和ARMv8 SHA内在函数的源代码。它们是C源文件，并为SHA-1，SHA-224和SHA-256提供压缩功能。基于内部的实现为SHA-1增加了大约3倍到4倍的吞吐量，对于SHA-224和SHA-256大约增加了6倍到12倍。

Answer 3

2019更新：

OpenSSL确实使用硬件加速。

在Intel方面，{arch}的µarch具有（Atom系列），从Goldmont（台式机/移动设备，10nm）开始，其具有SHA-NI支持，Cannonlake服务器CPU和较旧的{{ 3}}。

2017年，AMD发布了他们的Cascade Lake µarch，因此，当前所有基于Zen的服务器和台式机CPU都完全支持它。

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我的基准OpenSSL speed SHA256显示，块大小为8KiB时，速度提高了550％。

对于加载到RAM的实际1GB和5GB文件，散列速度大约快3倍。

（基准为Ryzen 1700 @ 3.6 GHz，2933CL16 RAM; OpenSSL：1.0.1不支持vs 1.1.1带有支持）

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do not support，第298页：EAX→EBX位29 == 1中的07h。

Zen，第1264ff页。

代码示例，SIMD比较：CPUID identification

Answer 4

尝试一些开放源代码，例如OpenSSL 我个人使用了他们的MD5散列函数，而且效果非常好。 您可能还想查看hashlib2++。

据我所知，英特尔尚未为SHA-1或2制作专用指令集。它们可能在即将到来的架构中作为CodesInChaos在评论中指出。大多数散列算法的主要组成部分是XOR操作，它已经在指令集中。