Есть ли быстрый способ сделать так, чтобы команда IBM vncipher выглядела так же, как Intel mm_aesdec_si128? - PullRequest
Новая
       29

Есть ли быстрый способ сделать так, чтобы команда IBM vncipher выглядела так же, как Intel mm_aesdec_si128?

1 голос
/ 07 мая 2019

Я портирую приложение, которое использует инструкции шифрования и дешифрования AES для рандомизации некоторых данных от x86 до POWER8.Я ударил стену инструкцией _mm_aesdec_si128, похоже, она делает что-то отличное от эквивалентного IBM __builtin_crypto_vncipher.В документации на https://link.springer.com/content/pdf/10.1007/978-3-642-03317-9_4.pdf, на страницах 52-54 упоминается, что она соответствует FIPS 197. В документации IBM на https://ibm.ent.box.com/s/jd5w15gz301s5b5dt375mshpq9c3lh4u, на странице 305 также говорится, что она соответствует FIPS197, единственное отличие состоит в том, что порядок InvMixColumns иxor с круглым ключом переворачивается, но меняет ли это результат?

Как они могут сказать, что они следуют спецификации, если результаты отличаются?

Следующая программа на C отлично работает в x86, но выдает неправильный результат для aesdec в ppc64.К счастью, aesenc в ppc64 работает как положено.

Пока я решил проблему с помощью программной реализации aesdec, но я хочу сделать все аппаратно.

C-программа: 

//compile with "gcc -maes aestest.c -o aestest" in x86
//compile with "gcc -mcrypto -flax-vector-conversions aestest.c -o aestest" in power8

#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
#include <string.h>

#ifdef __x86_64__
#include <x86intrin.h>
__m128i aesenc(__m128i d,__m128i k){
  return _mm_aesenc_si128(d,k);
}
__m128i aesdec(__m128i d,__m128i k){
  return _mm_aesdec_si128(d,k);
}
#endif

#ifdef __PPC64__
#include <endian.h>
#include <altivec.h>
#undef vector
#undef pixel
#undef bool
typedef __vector uint8_t __m128i;

//flip vector to BE order
__m128i vrev(__m128i v){
  #if __BYTE_ORDER == __BIG_ENDIAN
  return v;
  #else
  return vec_perm(v,(__m128i){0},(__m128i){15,14,13,12,11,10,9,8,7,6,5,4,3,2,1,0});
  #endif
}
__m128i aesenc(__m128i d,__m128i k){
  return vrev(__builtin_crypto_vcipher(vrev(d),vrev(k)));
}
__m128i aesdec(__m128i d,__m128i k){
  return vrev(__builtin_crypto_vncipher(vrev(d),vrev(k)));
}
#endif

void print_m128(char* msg,  __m128i v){
   uint8_t* t = (uint8_t*)&v;
   printf("%s: %02x%02x%02x%02x%02x%02x%02x%02x%02x%02x%02x%02x%02x%02x%02x%02x\n",msg,t[0],t[1],t[2],t[3], t[4],t[5],t[6],t[7], t[8],t[9],t[10],t[11], t[12],t[13],t[14],t[15]) ;
}


int main(int argc,char* argv[]){
  uint8_t msg[] = "0123456789abcde"; 
  uint8_t key1[] = {255,255,255,255, 255,255,255,255, 255,255,255,255, 255,255,255,255};
  uint8_t key2[] = {0x00,0x11,0x22,0x33,0x44,0x55,0x66,0x77,0x88,0x99,0xaa,0xbb,0xcc,0xdd,0xee,0xff};
  uint8_t* c;
  __m128i xmm1 = (__m128i){0};
  __m128i xmm2 = (__m128i){0};
  __m128i encR = (__m128i){0};
  __m128i decR = (__m128i){0};
//zero test
  printf("zero test\n");
  print_m128("xmm1",xmm1);
  print_m128("xmm2",xmm2);
  encR = aesenc(xmm1,xmm2);
  decR = aesdec(xmm1,xmm2);
  print_m128("enc ",encR);
  print_m128("dec ",decR);
//zero key test
  printf("zero key test\n");
  c = (uint8_t*)&xmm1;
  memcpy(c,msg,16);
  print_m128("xmm1",xmm1);
  print_m128("xmm2",xmm2);
  encR = aesenc(xmm1,xmm2);
  decR = aesdec(xmm1,xmm2);
  print_m128("enc ",encR);
  print_m128("dec ",decR);
//ff key test
  printf("ff key test\n");
  c = (uint8_t*)&xmm1;
  memcpy(c,msg,16);
  c = (uint8_t*)&xmm2;
  memcpy(c,key1,16);
  print_m128("xmm1",xmm1);
  print_m128("xmm2",xmm2);
  encR = aesenc(xmm1,xmm2);
  decR = aesdec(xmm1,xmm2);
  print_m128("enc ",encR);
  print_m128("dec ",decR);
//key test
  printf("key test\n");
  c = (uint8_t*)&xmm1;
  memcpy(c,msg,16);
  c = (uint8_t*)&xmm2;
  memcpy(c,key2,16);
  print_m128("xmm1",xmm1);
  print_m128("xmm2",xmm2);
  encR = aesenc(xmm1,xmm2);
  decR = aesdec(xmm1,xmm2);
  print_m128("enc ",encR);
  print_m128("dec ",decR);
}

#Results in x86:

zero test
xmm1: 00000000000000000000000000000000
xmm2: 00000000000000000000000000000000
enc : 63636363636363636363636363636363
dec : 52525252525252525252525252525252
zero key test
xmm1: 30313233343536373839616263646500
xmm2: 00000000000000000000000000000000
enc : 257af2b38828ceea727eb74610cbd39b
dec : a903befadbaa6d0dc8b9a78af780e18f
ff key test
xmm1: 30313233343536373839616263646500
xmm2: ffffffffffffffffffffffffffffffff
enc : da850d4c77d731158d8148b9ef342c64
dec : 56fc4105245592f237465875087f1e70
key test
xmm1: 30313233343536373839616263646500
xmm2: 00112233445566778899aabbccddeeff
enc : 256bd080cc7da89dfae71dfddc163d64
dec : a9129cc99fff0b7a40200d313b5d0f70

#Results in ppc64:

zero test
xmm1: 00000000000000000000000000000000
xmm2: 00000000000000000000000000000000
enc : 63636363636363636363636363636363
dec : 52525252525252525252525252525252
zero key test
xmm1: 30313233343536373839616263646500
xmm2: 00000000000000000000000000000000
enc : 257af2b38828ceea727eb74610cbd39b
dec : a903befadbaa6d0dc8b9a78af780e18f
ff key test
xmm1: 30313233343536373839616263646500
xmm2: ffffffffffffffffffffffffffffffff
enc : da850d4c77d731158d8148b9ef342c64
dec : 56fc4105245592f237465875087f1e70
key test
xmm1: 30313233343536373839616263646500
xmm2: 00112233445566778899aabbccddeeff
enc : 256bd080cc7da89dfae71dfddc163d64
dec : 03fc36273511a194eacea7df91b3a59e

Как видно, последний тест не пройден.

1 Ответ

2 голосов
/ 18 мая 2019

Решением было использование нулевого ключа, чтобы сделать шаг xor в середине возвращаемого тождества, затем ксероксация с реальным ключом в конце. 

__m128i aesd(__m128i d,__m128i k){
  __m128i out = vrev(__builtin_crypto_vncipher(vrev(d),(__m128i){0}));
  return vec_xor(out,k);
}
...