基准对称和非对称密码学

Question

为了完整性地保护字节流，可以在概念上使用对称密码术（例如，具有SHA-1的HMAC）或非对称密码术（例如，具有RSA的数字签名）。 常识是非对称密码术比使用对称密码术昂贵得多。但是，我想拥有硬数字，并想知道是否存在现有加密库（例如openssl）的基准套件，以便获得对称和非对称加密算法的一些测量结果。 不幸的是，我从内置的“openssl speed”应用程序获得的数字不能相互比较。

也许有人已经为此目的实施了一个小型基准测试套件？

谢谢， 马丁

Answer 1

我不认为基准测试在这里有用，因为您要比较的两件事是针对不同的用例而构建的。 HMAC适用于您拥有可用于对消息进行身份验证的共享密钥的情况，而签名是针对您没有共享密钥的情况而设计的，而是希望任何拥有您公钥的人都能够验证你的签名。在极少数情况下，任何一个原语都同样合适，而且当存在时，可能会有一个明显的安全性，而不是性能原因。

然而，证明HMAC会更快是非常简单的：签名消息需要先对其进行散列，然后通过散列计算签名，同时计算HMAC请求首先对其进行散列，然后计算HMAC（仅仅是两个额外的单块散列计算）。出于同样的原因，尽管对于加密原语的消息长度和速度有任何合理的假设，速度差异可以忽略不计，因为成本的最大部分是在两个操作之间共享的。

简而言之，您不应该根据性能上的微不足道的差异来选择密码系统的结构。

Answer 2

所有数字签名算法（RSA，DSA，ECDSA ......）首先使用散列函数散列源流;之后只使用哈希输出。因此，签署长数据流的渐近成本与散列相同流的渐近成本相同。 HMAC在这方面类似：首先在哈希函数中输入一个小的固定大小的头，然后是数据流;并且你在末尾有一个额外的散列操作，它操作一个小的固定大小的输入。因此HMAC数据流的渐近成本与散列相同流的渐近成本相同。

总之，对于适当长的数据流，数字签名和HMAC将具有相同的CPU成本。速度差异不明显（数字签名末尾的复杂部分比HMAC更昂贵，但一台简单的PC仍然可以在不到一毫秒的时间内完成）。

哈希函数本身可以产生影响，至少如果你能获取高带宽的数据。在典型的PC上，您可以希望使用SHA-1以最高约300 MB / s的速度散列数据，但使用SHA-256则仅“150”/ s。另一方面，良好的机械硬盘或千兆以太网几乎不会超过100 MB / s的读取速度，因此SHA-256不会成为瓶颈。