Оптимизация шифрования на Байкал-Т1 по ГОСТ28147-89 (Алексей Колотников, OSSDEVCONF-2018)

Ссылки сюда (2) →

Короткая ссылка: 20180930G

Докладчик: Алексей Колотников

Содержание

1 Видео
2 Презентация
3 Thesis
4 Примечания и ссылки

Видео

on youtube

Посмотрели доклад? Понравился? Напишите комментарий! Не согласны? Тем более напишите.

Презентация

Thesis

Обзор

Важно: построение шифрующего маршрутизатора потребует использования всех алгоритмов для разных размеров шифруемого пакета.

Шифрование на CPU и регистрах общего назначения

Шифруется 1 блок размером 64бит.
Время шифрования 1 блока по 64 бит — 450 ns

Наиболее гибкий подход, позволяет реализовать любой вариант зацепления(CTR, CBC и тд.), но достаточно медленный.

Скорость модели ~150 Mbit/s на ядро. (Байкал Т — 2 ядра.)

Шифрование с применением векторного сопроцессора MSA

Шифруется 4 блока по 64 бит.
Время шифрования 4 блоков по 64 бит — 720 ns
Скорость модели ~350Mbit/s на ядро. (Байкал Т — 2 ядра.)

Работает для данных без зацепления (ECB, CTR)

Прим. Есть некоторые сложности с использованием MSA в ядре линукс т. к. текущая реализация предполагает, что использование MSA возможно только для некоторых процессов пользовательского уровня

Решения

полностью отключать поддержку MSA+FPU и использовать MSA только для шифрования
включить поддержку для всех процессов и всегда сохранять контекст MSA

Шифрование на модулярном сопроцессоре

Иллюстрация ниже показывает сильную зависимость скорости шифрования от размера пакета. т. к. в сетевом трафике много пакетов небольшого размера (64байт) ,то использование только модулярного сопроцессора не даёт хороших результатов.

Тестирование туннеля

Iperf режим: TCP/IP
IPsec ESP (MTU=1500)

Модельный пример для проверки концепта смешанного алгоритма шифрования с зависимостью от размера пакета.

Частота CPU 1.2GHz

ECB

Пакет менее 128байт шифруется на CPU+MSA
Пакеты больше 128байт шифруются модулярным сопроцессором:
- поток 231 Мбит/с
- дуплекс 159+152 Мбит/с

Разнесение прерываний по ядрам даёт значительный прирост:
- поток 282 Мбит/с
- дуплекс 235+184 Мбит /с
- Смесь 7*66+4*518+1*1450 дуплекс 109+109 Мбит/с

CTR

Пакет менее 128 байт шифруется на CPU+MSA
Пакеты больше 128 байт шифруются модулярным сопроцессором (счётчик готовится на CPU модулярный сопроцессор шифрует в режиме ECB):
- поток 200 Мбит/с
- дуплекс 115+101 Мбит/с
Разнесение прерываний по ядрам с отключённым модулярным сопроцессором:
- поток 177 Мбит/с
- дуплекс 166+126 Мбит/с
- Смесь 7*66+4*518+1*1450 дуплекс 87+87 Мбит/с

CBC + Imito

Пакет менее 128 байт шифруется на CPU
Пакеты больше 128 байт шифруются модулярным сопроцессором:
- поток 224 Мбит/с
- дуплекс 181+108 Мбит/с

Разнесение прерываний по ядрам даёт значительный прирост:
- поток 281 Мбит/с
- дуплекс 216+188 Мбит/с
- Смесь 7*66+4*518+1*1450 дуплекс 92+92 Мбит/с

Примечания и ссылки

Plays:286 Comments:0