1. 引言
Armando Faz-Hermandez等人2018年论文《SoK: A Performance Evaluation of Cryptographic Instruction Sets on Modern Architectures》，开源代码见：
- https://github.com/armfazh/flo-shani-aesni（C语言）
slide见：
- SoK: A Performance Evaluation of Cryptographic Instruction Sets on Modern Architectures
现代处理器中扩展有针对密码学运行的指令集——Instruction Set Architecture（ISA）：
2. 采用SHA New Instructions (SHA-NI)指令对SHA-256加速
2013年，Intel发布了SHA New Instructions（SHA-NI）说明书，包含的指令有：
- SHA1系列指令
- SHA1MSG1
- SHA1MSG2
- SHA1NEXTE
- SHA1RNDS4
- SHA256系列指令
- SHA256MSG1
- SHA256MSG2
- SHA256RNDS2
支持SHA-NI指令的处理器有：
- 2016年，Intel Goldmont——低功耗微处理架构
- 2017年，AMD Zen——中高端微处理架构
采用SHA-NI实现的SHA-256算法要比64-bit implementation快约4~5倍：
3. 采用SIMD vector指令对多个message SHA-256加速
Kaby Lake和Zen支持SSE和AVX2 vector指令集。
SHA-256算法基于32-bits words进行运算：
- 对单个消息进行SHA-256运算的性能约为9.67 cpb（cycles-per-byte）。
- 使用SSE指令做的vector实现，比单个消息哈希要快2.35倍左右。
- 使用AVX2指令做的vector实现，比单个消息哈希要快4.53倍左右。
- Zen处理器中的AVX指令延迟 要比 Intel处理器的 慢2倍。
4. Pipelining SHA-NI
需确保pipelining SHA-NI中的数据不存在相互依赖，使得相同类型的指令可重叠执行：
对Multiple-message hashing采用pipelined SHA-NI实现：
采用pipelined方案，对2个消息进行SHA-256性能比单个消息提升约18%；对4个消息比单个单个消息提升约21%。
5. 对Hash-based数字签名进行加速
当前基于哈希的post_quantum数字签名方案有：
- Stateful算法，详细见RFC8391：
- XMSS
- XMSS M T ^{MT} MT
- Stateless算法
- SPHINCS
- SPHINCS+（NIST将对其进行标准化）
6. 采用AES-NI指令加速
2020年，Intel发布了执行AES算法的指令集：
采用AES-NI指令实现的AES-128-CBC Encryption，性能主要取决于AESENC指令的延迟：
可将相同类型的AESENC指令重叠执行，实现pipeline，来对CTR和CBC decryption模式进行加密：
