Question

我目前使用AES在c＃中执行大量文本加密/解密。

使用纯软件系统，对于需要解密的大量数据集，可能需要相当长的处理器才能获得相当长的时间。我知道英特尔已经推出了他们的AES-NI指令集，并且AMD已经推出了类似的产品。

我正在使用.NET 4.0，我知道windows CNG框架使用了这些指令集，但似乎.NET世界中的AesManaged没有做同样的事情。

有一个很棒的项目“CLR Security”，它建立了从.NET 3.5到Windows CNG的网关，但是它在一年内没有被维护，我宁愿不（如果可能的话）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可以将AES的工作解密拼凑起来。

有没有人有过关于如何在纯.NET环境中使用预制类实现AES-NI的正确方向的主题经验，而无需直接从c＃进行p / inv？（如果有一个包装类，只要它被维护就可以了。）

Answer 1

AesCryptoServiceProvider怎么样？它说使用CAPI等希望CNG如果可用的话。 - Rup

这个评论有很大的帮助，在做了一些挖掘之后看起来像AesCryptoServiceProvider将使用AES-NI如果可用，我看不到微软对此的任何“官方”文档，但是当运行简单的时序基准测试时差异大约快15倍所以要么API本身进行了大规模优化（增加15倍是非常好的优化），要么使用AES-NI指令集。

Unfortunatley我没有非AES-NI盒子可供测试，但是如果我得到一个，我会用结果更新这个帖子。

所以我非常有信心这是用于AES-NI的API，但如果没有进一步的测试就无法保证。

Answer 2

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（用于C和C ++）。

Microsoft向Visual Studio 2008 SP1（_MSC_FULL_VER >= 150030729）添加了AES-NI支持。最早可以在Microsoft产品中看到AES-NI的时间大约是2008年，因为早期的编译器不支持它。这意味着Server 2008拥有它，可能还有通过Service Pack及更高版本提供的Windows Vista。

根据Does MS Crypto API supports AES and AES-NI processor instructions?，rsaenh.dll和bcryptprimitives.dll都拥有它。 IvanP所作的声明已在Windows 7和Windows 10上进行了测试。

但是，在Windows 8.1上进行的测试表明...

# 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

然后：

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

并且：

$ 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

因此，在现代Windows上，您需要使用依赖于bcryptprimitives.dll的内容。我不知道什么.Net原语会加入bcryptprimitives.dll。

我还在Windows 8.1上检查了以下DLL，并且不存在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

Microsoft网站上没有太多有关此主题的信息。我从csp "aes-ni" site:microsoft.com获得了2次匹配，而csp "aesni" site:microsoft.com得到了0次匹配。无论发生什么情况，Microsoft都会对其保密。

Answer 3

我最早从事具有这些功能的芯片组的研究。那时Windows 7还没有使用AES的能力。我求助于当时可用的Ubuntu，并使用了英特尔文档，并通过一些内联程序集完成了cpuid。那符合我训练的目的。不过，我了解到的一件事是，“ Intel安全密钥”几乎与“ AES-NI”同时提供。因此，如果我在芯片组中找到RDRAND指令，则意味着“可能”具有AES-NI。因此，我能做的最简单的方法（但文献不足）是

截至本文撰写时，尚未将

// PF_RDRAND_INSTRUCTION_AVAILABLE作为MSDN API的一部分进行记录 IsProcessorFeaturePresent（PF_RDRAND_INSTRUCTION_AVAILABLE）;

我们也可以这样使用CPU内部函数 https://docs.microsoft.com/en-us/cpp/intrinsics/cpuid-cpuidex?view=vs-2019

另请参阅以下文档以获取更多“证明”。 https://csrc.nist.gov/csrc/media/projects/cryptographic-module-validation-program/documents/security-policies/140sp1894.pdf

如何在.NET中使用CNG（或AES-NI启用的指令集）？

3 个答案: