Использование SSE регистров и AVX команд современных процессоров для реализации ГОСТ 28147-89

Современные процессоры архитектуры х86/64 имеют в своем составе набор регистров SSE размером 16 байт и специализированные FPU (как минимум два) для выполнения различных операций над этими регистрами. Возможна реализация ГОСТ 28147-89 на этом оборудовании, причем в этом случае узлы замены можно размещать не в виде таблиц в оперативной памяти, а непосредственно на выделенных SSE регистрах.

На одном SSE регистре можно разместить сразу две таблицы из 16 строк. Таким образом, четыре SSE регистра позволят полностью разместить все таблицы замен. Единственным условием такого размещения является требование чередования, согласно которому тетрады одного байта должны помещаться в разные SSE регистры. Кроме этого целесообразно размещать младшие и старшие тетрады входных байтов соответственно в младших и старших тетрадах байтов SSE регистров.

Эти требования обуславливаются оптимизацией под имеющийся набор AVX команд.

Таким образом, каждый байт SSE регистра будет содержать две тетрады, относящиеся к разным байтам входного регистра блока подстановок, при этом позиция байта на SSE регистре однозначно соответствует индексу в таблице замены блока подстановки.

Схема одного из возможных размещений узлов замены на SSE регистрах показана на рисунке:

Размещение секретной информации узлов замен на SSE регистрах повышает защищенность криптопроцедуры, но полная изоляция этой секретной информации возможна при соблюдении следующих условий:

- Ядро процессора переведено в режим Хоста Гипервизора и в нем принудительно отключен блок прерываний (APIC). В этом случае ядро процессора полностью изолировано от ОС и приложений, функционирующих на вычислительной установке.

- Загрузка SSE регистров и изоляция вычислительного ядра производится до начала старта ОС, оптимальным является выполнение этих процедур с модуля доверенной загрузки (МДЗ).

- Программы криптопроцедур по ГОСТ размещаются в немодифицируемой области памяти вычислительной установки (либо БИОС, либо в флеш-памяти МДЗ).

Дата добавления: 2015-07-08