AES-NIとは？わかりやすく解説

AES-NI (Advanced Encryption Standard New Instructions) はインテルおよびアドバンスト・マイクロ・デバイセズ (AMD) 製マイクロプロセッサのx86 命令セットへの拡張機能で、2008年3月にインテルが発案した^[1]。

AES-NIの目的は、AESによる暗号化および復号の高速化にある。同様の機能に、VIA Technologiesのプロセッサに実装されているPadLockがある。

命令の一覧

命令	機能
AESENC	暗号化フローの1ラウンドを実行する
AESENCLAST	暗号化フローの最終ラウンドを実行する
AESDEC	復号フローの1ラウンドを実行する
AESDECLAST	復号フローの最終ラウンドを実行する
AESKEYGENASSIST	次のラウンドで使用するキーを生成する
AESIMC	各ラウンドでのミックスカラム処理を行う
PCLMULQDQ	キャリーなし乗算 (CLMUL)

AES-NIを実装したCPU

Intel
- WestmereをベースとしたCPU、具体的には:
  - Gulftown（英語版）
  - Clarkdale（英語版）（Core i3を除く）
  - Arrandale（英語版）（Core i3およびCore i5-4XXMを除く）
- Sandy Bridge
  - デスクトップ: Pentium、Celeron、Core i3を除くすべてのプロセッサ^[2]^[3]
  - モバイル: Core i7とCore i5のすべて。ベンダーによってはBIOS設定でAES-NI拡張を無効にして販売している場合がある^[4]。この場合、BIOSアップデートが必要である^[5]。
- Ivy Bridge
  - Core i5、i7、Xeonとi3-2115C^[6]
- Haswell
  - i3-4000m^[7]、Pentium、Celeronを除く
- Skylake
  - Intel Core、Pentium、Celeron、Xeon
- IntelはAES-NIをサポートしたプロセッサのリストをウェブサイト上で公開している^[8]。
AMD
- Bulldozer
- Piledriver
- Steamroller
- Jaguar
- Puma
- Ryzen
- EPYC

性能

AES-NI Performance Analyzedにおいて、Patrick SchmidとAchim Roosは「……インテルのAES-NI機能を利用して最適化した一部のアプリケーションから目覚しい結果が」と述べた^[9]。

セキュリティライブラリのCrypto++（英語版）を用いた性能分析では、AES-GCMにおいてPentium 4との比較でおよそ28.0サイクル毎バイトから3.5サイクル毎バイトへのスループットの向上を示した^[10]^[11]。

AES-NIをサポートするソフトウェア

以下のソフトウェアは、AES-NIをサポートする。

ライブラリ

Cryptographic Development Kit (CDK) 7.0
Microsoft Cryptography API: Next Generation (CNG)（要Windows 7）^[12]
Crypto++ 5.6.1
LinuxのCrypto API
IAIK-JCE version 5.0
Java 7 HotSpot
lambdaWorks crypto^[13]
Libgcrypt 1.5.0-beta1
Integrated Performance Primitives (IPP)
Network Security Services (NSS) 3.13以降^[14]（FirefoxなどMozillaソフトウェアやGoogle Chrome）
OpenSSL
Solaris Cryptographic Framework^[15]
TRESOR
wolfSSL
GnuTLS

プログラミング言語

Go

アプリケーション

7-Zip 9.1^[16]^[17]
AreaGuard Neo 1.7
BestCrypt Volume Encryption
BitLocker
BlackCipher Game hack prevention module
Bloombase Cryptographic Module^[18]
Conceal File encryption utility for Windows^[19]
Citrix XenClient 1.0以降
DiskCryptor 0.9
DiskSec 1.85
DVDFab Passkey 9
dm-cryptによるLinuxにおけるディスク全体の暗号化
Embrane Heleos 2.0
FileVault version 2 (Mac OS X Lion) ディスク全体のAES暗号化^[20]
McAfee Endpoint Encryption for PC 6.x
FreeBSDのOpenCrypto API（aesni(4)ドライバー）^[21]
Oracle Database 11g Release 2 Patchset 1 (11.2.0.2) 透過的データ暗号化^[22]
PGP Whole Disk Encryption Windowsにおいて10.1.0以降^[23]およびMac OS Xにおいて10.2.0以降^[24]
SafeGuard Enterprise 6.0
SecretAgent 6.1.1^[25]
SecureDoc 5.2
TrueCrypt 7.0
VeraCrypt
Vormetric Encryption 5

脚注

^ “Intel Software Network”. Intel. 2008年4月5日閲覧。
^ AnandTech - The Sandy Bridge Review: Intel Core i7-2600K, i5-2500K and Core i3-2100 Tested
^ Compare Intel® Products
^ AES-NI support in TrueCrypt (Sandy Bridge problem)
^ “Some products can support AES New Instructions with a Processor Configuration update, in particular, i7-2630QM/i7-2635QM, i7-2670QM/i7-2675QM, i5-2430M/i5-2435M, i5-2410M/i5-2415M. Please contact OEM for the BIOS that includes the latest Processor configuration update.”. 2013年8月11日閲覧。
^ [1]
^ http://ark.intel.com/products/75104/Intel-Core-i3-4000M-Processor-3M-Cache-2_40-GHz
^ ARK: Advanced Search
^ P. Schmid and A. Roos (2010年). “AES-NI Performance Analyzed”. Tom's Hardware. 2010年8月10日閲覧。
^ T. Krovetz, W. Dai (2010年). “How to get fast AES calls?”. Crypto++ user group. 2010年8月11日閲覧。
^ “Crypto++ 5.6.0 Pentium 4 Benchmarks”. Crypto++ Website (2009年). 2010年8月10日閲覧。
^ “Intel Advanced Encryption Standard Instructions (AES-NI)”. Intel (2010年3月2日). 2010年7月7日時点のオリジナルよりアーカイブ。2013年8月11日閲覧。
^ “High-performance cryptography for the JVM”. 2013年8月11日閲覧。
^ “AES-NI enhancements to NSS on Sandy Bridge systems” (2012年5月2日). 2013年8月11日閲覧。
^ “System Administration Guide: Security Services, Chapter 13 Solaris Cryptographic Framework (Overview)”. Oracle (2010年9月). 2012年11月27日閲覧。
^ Tom's Hardware: AES-NI Performance Analyzed (Benchmark Results: 7-Zip)
^ Tom's Hardware: Four Compression And Archiving Solutions Compared (7-Zip 9.1 Beta)
^ “Bloombase StoreSafe Intelligent Storage Firewall”. Template:Cite webの呼び出しエラー：引数 accessdate は必須です。
^ Conceal- Encrypting Data just got better
^ “Mac OS X 10.7 Lion: the Ars Technica review”. Ars Technica (2011年7月20日). 2013年8月11日閲覧。
^ “FreeBSD 8.2 Release Notes”. FreeBSD.org (2011年2月24日). 2013年8月11日閲覧。
^ “Transparent Data Encryption”. Oracle (2011年1月17日). 2011年1月17日閲覧。
^ “PGP Desktop 10.1.x for Windows Release Notes”. Symantec (2011年2月1日). 2011年2月1日閲覧。
^ “Symantec PGP Desktop 10.2 for Mac OS X Release Notes”. Symantec (2011年7月29日). 2011年7月29日閲覧。
^ “Information Security Corp., SecretAgent 6”. 2013年8月11日閲覧。

外部リンク

[1] “Intel Software Network”. Intel. 2008年4月5日閲覧。

[2] AnandTech - The Sandy Bridge Review: Intel Core i7-2600K, i5-2500K and Core i3-2100 Tested

[3] Compare Intel® Products

[4] AES-NI support in TrueCrypt (Sandy Bridge problem)

[5] “Some products can support AES New Instructions with a Processor Configuration update, in particular, i7-2630QM/i7-2635QM, i7-2670QM/i7-2675QM, i5-2430M/i5-2435M, i5-2410M/i5-2415M. Please contact OEM for the BIOS that includes the latest Processor configuration update.”. 2013年8月11日閲覧。

[6] [1]

[7] ttp://ark.intel.com/products/75104/Intel-Core-i3-4000M-Processor-3M-Cache-2_40-GHz

[8] ARK: Advanced Search

[9] P. Schmid and A. Roos (2010年). “AES-NI Performance Analyzed”. Tom's Hardware. 2010年8月10日閲覧。

[10] T. Krovetz, W. Dai (2010年). “How to get fast AES calls?”. Crypto++ user group. 2010年8月11日閲覧。

[11] “Crypto++ 5.6.0 Pentium 4 Benchmarks”. Crypto++ Website (2009年). 2010年8月10日閲覧。

[12] “Intel Advanced Encryption Standard Instructions (AES-NI)”. Intel (2010年3月2日). 2010年7月7日時点のオリジナルよりアーカイブ。2013年8月11日閲覧。

[13] “High-performance cryptography for the JVM”. 2013年8月11日閲覧。

[14] “AES-NI enhancements to NSS on Sandy Bridge systems” (2012年5月2日). 2013年8月11日閲覧。

[15] “System Administration Guide: Security Services, Chapter 13 Solaris Cryptographic Framework (Overview)”. Oracle (2010年9月). 2012年11月27日閲覧。

[tomshardware.2538-8-16] Tom's Hardware: AES-NI Performance Analyzed (Benchmark Results: 7-Zip)

[tomshardware.2572-3-17] Tom's Hardware: Four Compression And Archiving Solutions Compared (7-Zip 9.1 Beta)

[18] “Bloombase StoreSafe Intelligent Storage Firewall”. Template:Cite webの呼び出しエラー：引数 accessdate は必須です。

[Conceal-1.0-19] Conceal- Encrypting Data just got better

[20] “Mac OS X 10.7 Lion: the Ars Technica review”. Ars Technica (2011年7月20日). 2013年8月11日閲覧。

[21] “FreeBSD 8.2 Release Notes”. FreeBSD.org (2011年2月24日). 2013年8月11日閲覧。

[22] “Transparent Data Encryption”. Oracle (2011年1月17日). 2011年1月17日閲覧。

[23] “PGP Desktop 10.1.x for Windows Release Notes”. Symantec (2011年2月1日). 2011年2月1日閲覧。

[24] “Symantec PGP Desktop 10.2 for Mac OS X Release Notes”. Symantec (2011年7月29日). 2011年7月29日閲覧。

[25] “Information Security Corp., SecretAgent 6”. 2013年8月11日閲覧。

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