System.Security.Cryptography 是否使用 SIMD 优化？

Question

我尝试使用反射器研究 SHA-256 计算。但它进入了非托管代码的某个地方。

我想要找到的是是否可以优化 .NET System.Security.Cryptography 实现。以 SIMD 为例。

所以问题是 - .NET 4.6+ SHA-256 是否使用 SIMD。如果不能 - 是否可以通过使用 SIMD 来提高性能，或者当前的实现几乎是最好的？

编辑：我目前使用的 dll 在 Microsoft System.Security.Cryptography 中使用 CAPI 本机代码，它调用的代码是 unmanaged，我无法在 atm 中找到它的源代码..

托管实现https://referencesource.microsoft.com/#mscorlib/system/security/cryptography/sha256managed.cs 似乎没有使用 SIMD。

Answer 1

我尝试使用反射器研究 SHA-256 计算。但它进入了非托管代码的某个地方。

.NET 中的大多数加密技术只是对系统库提供的功能的包装。 .NET Framework 中有一些历史例外（例如 SHA256Managed），但在 .NET Core 中不再存在（例如SHA256Managed is no longer managed，类型名称只是为了兼容性而存在）。

我想要找到的是是否可以优化 .NET System.Security.Cryptography 实现。以 SIMD 为例。

System.Security.Cryptography 是一个很大的命名空间，里面有很多不同的东西。由于您特别提到了 SHA-2-256，我们可以将其分解一下。

• SHA256CryptoServiceProvider
  • 这使用来自 CAPI (crypt32.dll/advapi32.dll/etc) 的 SHA-2-256 实现。
  • 在 Windows 10（可能还有一些较旧的 Windows 版本）上，crypt32/etc 中的实现只是转发到 CNG 实现。
• SHA256Cng
  • 这使用来自 CNG (bcrypt.dll) 的 SHA-2-256 实现。
  • Windows 8 对 SSE2 指令集的 CPU 要求最低，因此它至少可能使用 SSE2 加速。
  • AES 实现在可用时使用 AES-NI，因此该库已经具有探索新指令集和回退实现的模式。
  • 最合理的预期是，如果在 Windows 版本（或 Windows 10 的 6 个月更新）发布前一年使用市场上 CPU 的指令集可以提高速度那么 CNG 团队可能已经使用该指令制作了优化版本。
• SHA256 托管
  • 在 .NET Core 中，这只是另一个实现的包装器。
  • 在 .NET Framework 中，您在参考源上所见即所得。
  • 可以加快速度吗？可能。
  • 会吗？似乎不太可能；不鼓励使用该类型。

（来自cmets：它使用avx2吗？avx512？）

不知道。从理论上讲，您可以进入/反汇编本机实现并找出答案。从 2017 年第二季度开始，我可以使用 AVX-512 找到的最古老的处理器是 Intel Core i7-7800X。我现在可以找到的最新的 Windows FIPS CAVP 证书是 SHS#4253（2018 年 3 月 9 日），所以 AVX 有可能-512 在最新版本的 Windows 10 上使用。

（re: avx2/avx512 for sha256）我该如何管理？

AFAIK，你不能；除了加入那个团队 (https://careers.microsoft.com)。

例如，我有 Amazon.Glacier dll，它使用 sha256 托管而不是 Cng。我想让它使用我不需要的默认设置。

您需要让亚马逊改为使用SHA256.Create()。更改别人的代码并没有真正实用的方法（除非它是接受贡献的开源...在这种情况下，您可以尝试直接更改它）。