Part III. 實測效率

本章對Intel IPPCP 2018支援的分組密碼演算法AES、TDES、SM4和雜湊演算法SHA1、SHA224、SHA256、SHA384、SHA512、SHA512-224、SHA512-256、SM3、MD5的效率進行測試。

SM2效率待後續更新。

1. 測試平臺

表3.1 測試平臺資訊

2. 測試方法

分組密碼演算法的測試：在兩個平臺下均測試分組密碼演算法的CBC加密的效率。因為測試ECB一次性送入大量資料（如1MB）做加密時的效率和反覆送16位元組的加密效率有天壤之別，懷疑內部用多執行緒並行的方式做了優化。

雜湊演算法的測試：直接一次性送入大量資料，如1MB進行測試。

為了精確統計，時間採用RDTSC指令讀取CPU的時鐘週期。

3. 測試結果

表3.2 分組密碼演算法的金鑰擴充套件效能

（單位cps = cycle/setup，數值越小表示金鑰擴充套件速度越快）

表3.3 分組密碼演算法的CBC加密效能

（單位mbps = 1000000bit/s，數值越大表示金鑰擴充套件速度越快）

表3.4 雜湊演算法的效能

（單位mbps = 1000000bit/s，數值越大表示金鑰擴充套件速度越快）

SHA224的本質是SHA256，所以二者速度一樣。

SHA384的本質是SHA512，所以二者速度一樣。

SHA512-224、SHA512-256的核心是SHA512，所以三者的速度一樣。

表3.5 SM2演算法的效能

（單位mbps = 次/秒，數值越大表示金鑰擴充套件速度越快）

注1：我們的實現是指我們標準C實現的SM2在平臺2下測試的效率。

注2：Intel IPPCP無SM2加解密介面，只有簽名驗籤介面。

4. 效率對比

效率和效能差異對比如下。

1. 平臺效能：平臺1主頻比平臺2高5.9%。
2. 分組演算法效率：
   • AES有近5倍的差異，可能是AES-NI指令所致；
   • SM4有5倍的差異則很奇怪，暫時無法解釋；
   • TDES的效能提升，與雜湊演算法的效能提升接近。
3. 雜湊演算法效率：平臺1比平臺2提升20%—28%，平均為24.6%；平臺2比平臺3提升5%-15%，平均為9.4%。
4. SM2效率：平臺1比平臺2提升24%左右；平臺2比平臺3反而降低6%左右。SM2比我們自己標準C實現的效能有了顯著的提升。
5.  

5. 結論

從目前的分析的Intel IPP Cryptography效率測試結果看：

1. SM4效率不如查大表效率高，在一些平臺上的效率還不如查小表運算。
2. SM3效率比目前的實現高17%。
3. SM2效率待後續更新。
4. AES在支援AES-NI的CPU上執行效率很高，但目前有使用AES-NI指令的開原始碼，短小精煉。

國密演算法在Intel IPP Cryptography上沒有顯著的綜合性能提升，而且使用複雜，程式碼不開源，因此暫不推薦使用。