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私はintrinsicsを使用してARMv8上でAES実装をカットインしようとしています。私にはC++の実装があり、インテルイントリンシックの実装があります。ARMおよびインテル®コンパイラ組み込み関数は、AESに同じサブキースケジュールを使用しますか？
インプリメンテーションは同等と見なされるため、インテルをARMv8の青写真として使用しようとしています。いくつかの違いがありますが、それらは説明されています。問題は、私は別の結果を得ているということです。
void AES_encrypt(const Byte *in, Byte *out, const RoundKey *rdkeys, unsigned int rounds)
{
#if defined(__ARM_FEATURE_CRYPTO)
uint8x16_t data = vld1q_u8(in);
// AES encryption with ARM intrinsics:
// rnds-1 (9 for AES128) cycles of AES:
// (Add, Shift, Sub) plus Mix Columns
unsigned int i;
for (i=0; i<rounds; ++i)
{
// AES single round encryption
data = vaeseq_u8(data, rdkeys[i]);
// AES mix columns
data = vaesmcq_u8(data);
}
// One round of encryption: AES, no Mix Columns
data = vaeseq_u8(data, rdkeys[i++]);
// Final Add (bitwise Xor)
data = veorq_u8(data, rdkeys[i]);
vst1q_u8(out, data);
#elif defined(__AES__)
__m128i data = _mm_loadu_si128((const __m128i*)in);
data = _mm_xor_si128(data, rdkeys[0]);
for (unsigned int i=1; i<rounds-1; ++i)
{
data = _mm_aesenc_si128(data, rdkeys[i]);
}
data = _mm_aesenc_si128(data, rdkeys[rounds-1]);
data = _mm_aesenclast_si128(data, rdkeys[rounds]);
_mm_storeu_si128((__m128i*)out, data);
#endif
}
この時点で、私はサイドステップのサブキーの計算を試みています。両方の実装で同じラウンドキーセットを使用します：
#if defined(__ARM_FEATURE_CRYPTO)
typedef uint8x16_t RoundKey;
typedef uint8_t Byte;
#elif defined(__AES__)
typedef __m128i RoundKey;
typedef uint8_t Byte;
#endif
// Avoid subkey scheduling at this point
RoundKey rdkeys[ROUNDS+1];
for (size_t i=0; i<COUNTOF(rdkeys); ++i)
memset(&rdkeys[i], (i<<4)|i, sizeof(RoundKey));
しかし、私は異なる結果に到着しています。ここではダンプが生成何：
インテルAES-NI：
In: FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF
...
Key: 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11
Data: 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07
...
Key: 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99
Data: 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33
Key: AA AA AA AA AA AA AA AA AA AA AA AA AA AA AA AA
Data: 69 69 69 69 69 69 69 69 69 69 69 69 69 69 69 69
...
Out: 69 69 69 69 69 69 69 69 69 69 69 69 69 69 69 69
ARMv8 AES：
In: FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF
...
Key: 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11
Data: C5 C5 C5 C5 C5 C5 C5 C5 C5 C5 C5 C5 C5 C5 C5 C5
...
Key: 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99
Data: C3 C3 C3 C3 C3 C3 C3 C3 C3 C3 C3 C3 C3 C3 C3 C3
Key: AA AA AA AA AA AA AA AA AA AA AA AA AA AA AA AA
Data: F9 F9 F9 F9 F9 F9 F9 F9 F9 F9 F9 F9 F9 F9 F9 F9
...
Out: F9 F9 F9 F9 F9 F9 F9 F9 B1 FF B9 F9 F9 F9 F9 F9
私は結果の上に頭を悩ま続けます。より多くのprintfを追加することは、問題の特定に役立たない。私はインテルとARMの組み込み関数が異なるサブキースケジュールを使用していると考え始めています。
ARMおよびインテル®コンパイラ組み込み関数は、AESに同じサブキースケジュールを使用しますか？
下記の画像はpaper by Cynthia Crutchfieldです。インテルイントリンシクスとARMイントリンシックスのマッピングを検証します。以下は
完全なプログラムです。それらをビルドするコマンドラインもリストされています。
インテル：
g++ -Wall -maes aes-test.cxx -o aes-test.exe
AEMv8：
g++ -Wall -march=armv8-a+crc+crypto -mtune=cortex-a53 aes-test.cxx -o aes-test.exe
プログラム：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdint.h>
#include <string.h>
#if defined(__ARM_FEATURE_CRYPTO)
# include <arm_neon.h>
# include <arm_acle.h>
#elif defined(__AES__)
# include <wmmintrin.h>
# include <emmintrin.h>
#endif
#if defined(__ARM_FEATURE_CRYPTO)
typedef uint8x16_t RoundKey;
typedef uint8_t Byte;
#elif defined(__AES__)
typedef __m128i RoundKey;
typedef uint8_t Byte;
#endif
#define COUNTOF(x) (sizeof(x)/(sizeof(x)[0]))
static const unsigned int ROUNDS=10;
void AES_encrypt(const Byte *in, Byte *out, const RoundKey *rdkeys, unsigned int rounds);
void AES_decrypt(const Byte *in, Byte *out, const RoundKey *rdkeys, unsigned int rounds);
void Print(const char* label, const Byte *in, size_t len, bool lf=false)
{
if (label)
printf("%s: ", label);
for (size_t i=0; in && i<len; ++i)
printf("%02X ", in[i]);
printf("\n");
if (lf)
printf("\n");
}
int main(int argc, char* argv[])
{
Byte cipher[16], recover[16];
const Byte plain[16] = {
0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,
0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF
};
// Avoid subkey scheduling at this point
RoundKey rdkeys[ROUNDS+1];
for (size_t i=0; i<COUNTOF(rdkeys); ++i)
memset(&rdkeys[i], (i<<4)|i, sizeof(rdkeys[i]));
AES_encrypt(plain, cipher, rdkeys, ROUNDS);
return 0;
}
void AES_encrypt(const Byte *in, Byte *out, const RoundKey *rdkeys, unsigned int rounds)
{
Print("In", in, 16);
#if defined(__ARM_FEATURE_CRYPTO)
// Load the block
uint8x16_t data = vld1q_u8(in);
Print("Data (in)", (Byte*)&data, 16, true);
// AES encryption with ARM intrinsics:
// rnds-1 (9 for AES128) cycles of AES:
// (Add, Shift, Sub) plus Mix Columns
unsigned int i;
for (i=0; i<rounds; ++i)
{
// AES single round encryption
data = vaeseq_u8(data, rdkeys[i]);
// AES mix columns
data = vaesmcq_u8(data);
Print("Key", (Byte*)&rdkeys[i], 16);
Print("Data", (Byte*)&data, 16, true);
}
Print("Key", (Byte*)&rdkeys[i], 16);
// One round of encryption: AES, no Mix Columns
data = vaeseq_u8(data, rdkeys[i++]);
Print("Data", (Byte*)&data, 16, true);
// Final Add (bitwise Xor)
data = veorq_u8(data, rdkeys[i]);
Print("Data (xor)", (Byte*)&data, 16);
// Store the output data
vst1q_u8(out, data);
#elif defined(__AES__)
__m128i data = _mm_loadu_si128((const __m128i*)in);
Print("Data (in)", (Byte*)&data, 16);
data = _mm_xor_si128(data, rdkeys[0]);
Print("Key", (Byte*)&rdkeys[0], 16);
Print("Data (xor)", (Byte*)&data, 16, true);
for (unsigned int i=1; i<rounds-1; ++i)
{
data = _mm_aesenc_si128(data, rdkeys[i]);
Print("Key", (Byte*)&rdkeys[i], 16);
Print("Data", (Byte*)&data, 16, true);
}
data = _mm_aesenc_si128(data, rdkeys[rounds-1]);
Print("Key", (Byte*)&rdkeys[rounds-1], 16);
Print("Data", (Byte*)&data, 16, true);
data = _mm_aesenclast_si128(data, rdkeys[rounds]);
Print("Key", (Byte*)&rdkeys[rounds], 16);
Print("Data", (Byte*)&data, 16, true);
_mm_storeu_si128((__m128i*)out, data);
#endif
Print("Out", out, 16);
}
が、私は例えば0xF9（...データ値の差が0x90を（90）と0xBE（190）のいずれかであるように思わ気づいた - 0x69の、0xC3 - 0x33の、。など）おそらく、問題を絞り込むのに役立ちます... ARMのための外出はちょっと変わったようです。 –