ios - iPhone 是否支持硬件加速的 AES 加密？

Question

我可以在 iPhone/iPad 上找到对“硬件加速 AES 加密”的引用。但是我能找到的用于 AES 加密 ( CCCrypt ) 的 API 根本不谈论硬件加速。

有谁知道这些 API 是硬件加速的 API 还是其他 API？

Answer 1

是的。

从 4.3 开始，如果消息有 >64 个块（即 1024 字节），则 AES 的 CCCrypt 函数将使用硬件加速实现。（这是通过ioctling with完成的/dev/aes_0，顺便说一句。）

除了 AES，当输入大于 4096 字节时，SHA-1 也是硬件加速的。

Answer 2

API 的全部意义在于您不需要关心支持它的实现细节。实现者（在本例中为 Apple）将使用在所使用的任何硬件上提供最佳性能和能源使用特性的任何实现。这可能是硬件实现，也可能是软件实现，它可能取决于您调用函数的块大小。

Answer 3

iPhone 是否支持硬件加速的 AES 加密？

这取决于 iPhone 版本和硬件，但在 2015 年大多是 YES。

Apple 将其用于托管设备的快速“远程擦除”功能。这个想法是一切都被加密，密钥存储在一个由可擦除存储支持的密钥包中（“effaçable”是法语的“可擦除”）。有关详细信息，请参阅 Jean-Baptiste Bédrune 和 Jean Sigwald iPhone 数据保护深度；和 Dino Zavi 的Apple iOS 4 安全评估。

该电路放置在存储和内存之间的 DMA 数据路径上，因此任何穿过该路径的东西都会被加密或解密。

如果设备丢失或被盗，则可以向设备发送命令以擦除保存用于加密和解密的密钥的密钥包。因为钥匙包有可擦掉的存储空间，钥匙不会因为磨损均衡而移动。

Apple 似乎从 iOS 设备上的至少两个来源提供硬件加速 AES。两者都由 Apple 的CommonCrypto框架包装。程序员似乎至少可以使用一个，而不需要 CommonCrypto。

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第一个硬件加速源

第一个来源是 ARMv8 及更高版本中可用的标准 ARM 加密。定义时，这些指令可作为 C/C++ 内部函数和程序集使用__ARM_FEATURE_CRYPTO：

$ clang++ -arch arm64 -dM -E - < /dev/null | sort | egrep -i '(arm|aarch|neon)'
#define __AARCH64EL__ 1
#define __AARCH64_SIMD__ 1
#define __ARM64_ARCH_8__ 1
#define __ARM_64BIT_STATE 1
#define __ARM_ACLE 200
#define __ARM_ALIGN_MAX_STACK_PWR 4
#define __ARM_ARCH 8
#define __ARM_ARCH_ISA_A64 1
#define __ARM_ARCH_PROFILE 'A'
#define __ARM_FEATURE_CLZ 1
#define __ARM_FEATURE_CRYPTO 1
#define __ARM_FEATURE_DIV 1
#define __ARM_FEATURE_FMA 1
#define __ARM_FEATURE_UNALIGNED 1
#define __ARM_FP 0xe
#define __ARM_FP16_FORMAT_IEEE 1
#define __ARM_FP_FENV_ROUNDING 1
#define __ARM_NEON 1
#define __ARM_NEON_FP 7
#define __ARM_NEON__ 1
#define __ARM_PCS_AAPCS64 1
#define __ARM_SIZEOF_MINIMAL_ENUM 4
#define __ARM_SIZEOF_WCHAR_T 4
#define __aarch64__ 1
#define __arm64 1
#define __arm64__ 1

顺便说一句，当__ARM_FEATURE_CRYPTO定义时，您应该也可以访问硬件加速的 SHA-1 和 SHA-2。

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第二个硬件加速源

第二个来源似乎是自定义的，它存在于 ARMv7 及更低版本中。我不知道如何得到这个加密（也许opensource.apple.com有答案）：

$ clang++ -arch armv7s -dM -E - < /dev/null | sort | egrep -i '(arm|aarch|neon|crc|crypto)'
#define __ARMEL__ 1
#define __ARM_ARCH 7
#define __ARM_ARCH_7S__ 1
#define __ARM_ARCH_EXT_IDIV__ 1
#define __ARM_NEON 1
#define __ARM_NEON__ 1
#define __ARM_SIZEOF_MINIMAL_ENUM 4
#define __ARM_SIZEOF_WCHAR_T 4
#define __ARM_VFPV4__ 1
#define __arm 1
#define __arm__ 1

和：

$ clang++ -arch armv7 -dM -E - < /dev/null | sort | egrep -i '(arm|aarch|neon|crc|crypto)'
#define __ARMEL__ 1
#define __ARM_ARCH 7
#define __ARM_ARCH_7A__ 1
#define __ARM_ARCH_PROFILE A
#define __ARM_NEON 1
#define __ARM_NEON__ 1
#define __ARM_SIZEOF_MINIMAL_ENUM 4
#define __ARM_SIZEOF_WCHAR_T 4
#define __ARM_VFPV3__ 1
#define __arm 1
#define __arm__ 1

一个相关的问题是Apple 使用哪个硬件芯片/供应商进行硬件加速 AES/SHA-1 加密？

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这是我们用于 iOS的一些代码。它测试 ARM Crypto 指令的运行时支持。因为代码是基于内在的，所以相同的代码用于 iOS、Linux、Windows Phone 和 Windows Store。在 iOS 的情况下，它的使用时间-arch arm64是指定的。

#if (BOOL_ARM32 || BOOL_ARM64) && (/* other support tests */)
# define BOOL_ARM_CRYPTO_INTRINSICS_AVAILABLE 1
#endif
...

static bool TryCrypto()
{
#if (BOOL_ARM_CRYPTO_INTRINSICS_AVAILABLE)
# if defined(_WIN32) || defined(_WIN64)
    __try
    {
        // AES encrypt and decrypt
        static const uint8x16_t data = vdupq_n_u8(0), key = vdupq_n_u8(0); 
        uint8x16_t r1 = vaeseq_u8(data, key);
        uint8x16_t r2 = vaesdq_u8(data, key);
    }
    __except (EXCEPTION_EXECUTE_HANDLER)
    {
        return false;
    }
    return true;
# else
    // longjmp and clobber warnings. Volatile is required.
    volatile bool result = true;

    SigHandler oldHandler = signal(SIGILL, SigIllHandlerCrypto);
    if (oldHandler == SIG_ERR)
        result = false;

    if (setjmp(s_jmpNoCrypto))
        result = false;
    else
    {
        // AES encrypt and decrypt
        static const uint8x16_t data = vdupq_n_u8(0), key = vdupq_n_u8(0); 
        uint8x16_t r1 = vaeseq_u8(data, key);
        uint8x16_t r2 = vaesdq_u8(data, key);
    }

    signal(SIGILL, oldHandler);
    return result;
# endif
#else
    return false;
#endif
}

以下是编译期间命令行中的样子：

clang++ -DNDEBUG -g2 -O3 -fPIC -pipe -Wall -miphoneos-version-min=7 -arch arm64 -stdlib=libc++ -isysroot
/Applications/Xcode.app/Contents/Developer/Platforms/iPhoneOS.platform/Developer/SDKs/iPhoneOS8.2.sdk
-c cpu.cpp
cpu.cpp:438:14: warning: unused variable 'r1' [-Wunused-variable]
                uint8x16_t r1 = vaeseq_u8(data, key);
                           ^
cpu.cpp:439:14: warning: unused variable 'r2' [-Wunused-variable]
                uint8x16_t r2 = vaesdq_u8(data, key);
                           ^
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