关键要点

AES-NI 是一种 CPU 指令集，它使用基于硬件的处理来加速 AES 加密/解密。

与纯软件 AES 实现相比，性能提高了 3 倍至 10 倍。

通过减少侧信道和时序漏洞来增强安全性。

提供能源效率，这对于移动设备和数据中心至关重要。

大多数现代系统均支持 Intel 和 AMD 处理器。

OpenSSL、BitLocker、VeraCrypt 和 VPN 软件等应用程序直接受益于 AES-NI。

在当今的数字时代，数据安全和加密效率至关重要。高级加密标准新指令（AES-NI） 是一种集成到现代 CPU 中的强大技术，可使用基于硬件的指令显著加速加密和解密任务。

了解 AES-NI CPU 加密是什么、它的优势以及如何启用它，有助于实现更快、更安全的加密操作，尤其是在 VPN、安全 Web 服务器和数据存储等应用中。本文全面讲解了 AES-NI CPU 加密，并提供了启用它的实用指南。

什么是 AES-NI CPU 加密？

AES-NI 代表高级加密标准新指令。它是一组由 英特尔 并得到AMD的支持，旨在通过硬件加速来提升AES加密算法的性能。AES是一种广泛使用的 对称加密 通过加密和解密信息块来保护敏感数据的重要方法。

传统的 AES 实现依赖于软件例程，这会导致计算量大且速度慢，尤其是在批量数据加密方面。AES-NI 通过将这些复杂的操作转移到 CPU 硬件上，显著提升了性能，不仅显著加快了加密和解密过程，还降低了 CPU 负载。

AES-NI 包含六条指令，专注于 AES 加密的关键功能：加密和解密轮次、密钥生成和转换。这些指令能够在更少的 CPU 周期内高效地执行加密数学运算，与纯软件 AES 相比，性能提升 3 倍到 10 倍。

AES-NI 的工作原理

AES 算法通过多轮变换将固定大小的明文块（128 位）加密为密文，具体操作取决于密钥长度（128、192 或 256 位）。每轮变换包含多个步骤，例如替换、移位、混合和添加轮密钥。

AES-NI 将这些操作包装到硬件指令中，如 AESENC（单轮加密）和 AESENCLAST（最终加密轮），从而加速该过程，同时减轻软件实现中常见的旁道攻击。

除了性能之外，AES-NI 还可以通过在恒定时间内执行而无需数据相关分支或查找表来增强安全性，从而减少软件 AES 可能遭受的时序攻击和缓存侧信道泄漏的风险。

为什么 AES-NI 很重要？

由于广泛的用例依赖于快速和安全的加密 Web HTTPS 会话，虚拟专用网络 (VPN的)、磁盘加密、安全文件传输和 云计算，AES-NI 对于优化现代设备上的加密工作负载至关重要。

AES-NI 的主要优势包括：

显著的速度提升： 与纯软件 AES 相比，硬件加速可以将加密速度提高 10 倍。

降低 CPU 开销： 在执行加密工作的同时释放 CPU 资源以用于其他任务。

更强的安全性： 硬件执行降低了旁道攻击的风险。

能源效率： 硬件加密消耗的电量更少，尤其对数据中心和移动设备有益。

如果系统在可用时没有利用 AES-NI，则会浪费宝贵的性能并可能消耗更多电量。

如何检查您的 CPU 是否支持 AES-NI

在启用或使用 AES-NI 之前，必须验证您的处理器是否支持该指令集。

在 Linux 系统上

以下是在 Linux 系统上检查您的 CPU 是否支持 AES-NI 的方法：

使用 cpuid 工具：

如果不可用，请安装 cpuid：

文本

sudo apt-get 安装 cpuid

跑：

文本

cpuid | grep -i aes

如果输出包含“AES 指令 = true”，则表示您的 CPU 支持 AES-NI。

使用/proc/cpuinfo：

文本

grep -m1 -o aes /proc/cpuinfo

“aes”的存在意味着支持 AES-NI。

使用 lscpu：

文本

lscpu | grep -i aes

在 Windows 系统上

以下是在 Windows 系统上检查的方法：

使用 CPU-Z 等系统信息工具来验证 AES-NI 支持。

或者，系统制造商或 CPU 数据表确认 AES-NI 功能。

如何在您的系统上启用 AES-NI

AES-NI 主要在 BIOS/UEFI 固件级别和操作系统/内核支持下进行控制。

步骤 1：在 BIOS/UEFI 中启用 AES-NI

虽然大多数现代处理器默认启用 AES-NI，但有时主板会禁用它。要启用它：

重新启动计算机并进入 BIOS/UEFI 设置（通常在启动期间按 DEL、F2 或 F10）。

导航到处理器或安全设置。

查找标有“AES-NI”、“Intel AES 新指令”、“高级加密标准”或“CPU 硬件加密”的选项。

确保其设置为“已启用”。

保存并退出 BIOS。

如果您找不到该选项，请查阅主板手册或制造商的网站。

第 2 步：确保操作系统支持

如果硬件支持，现代操作系统内核（例如 Linux、Windows 10/11 和 macOS）包含内置驱动程序和模块以利用 AES-NI。

在 Linux 上，一旦在 BIOS 中启用，内核就会自动检测 AES-NI。

在 Windows 上，支持被集成并由 BitLocker 等系统加密技术原生使用。

确保您的加密库（OpenSSL的、LibreSSL 等）支持 AES-NI 用于应用程序加速。

步骤 3：在应用程序中启用 AES-NI

许多加密工具和服务器软件支持 AES-NI 加速，但可能需要启用或重新编译。

例如：

开放式SSL： 如果可用，则自动使用 AES-NI。您可以使用以下命令进行验证：

文本

openssl 引擎-c

VPN软件： 检查 IPsec 或 OpenVPN 加密是否启用了 AES-NI。

文件加密： VeraCrypt 或 BitLocker 等工具在可用时使用 AES-NI。

验证 AES-NI 是否处于活动状态并被利用

在 BIOS 和 OS 中启用 AES-NI 后：

运行基准测试，比较前后的 AES 加密速度，以注意改进。

使用系统监控或加密软件日志来确认 AES-NI 的使用情况。

在 pfSense 或防火墙设备上，系统日志通常显示“AES-NI CPU Crypto：是”，表示硬件加速处于活动状态。

Linux 用户可以检查 CPU 标志和内核模块来确认。

解决常见问题

尝试以下步骤解决常见问题：

AES-NI 支持但显示不活动： 这通常意味着 BIOS 中禁用了 AES-NI，或者操作系统内核模块缺失或被列入黑名单。请在 BIOS 中重新启用 AES-NI，或更新驱动程序。

处理器太旧： 较旧的 CPU 可能没有 AES-NI 指令集。

虚拟化环境： 除非经过特殊配置，否则某些虚拟机可能不会向客户机公开 AES-NI。

操作系统或应用程序缺乏支持： 更新加密库或软件版本以确保 AES-NI 的优势。

AES-NI：解锁硬件加密，实现更快、更安全的计算

随着网络威胁日益复杂，快速安全的加密至关重要。AES-NI CPU 加密技术兼具性能与安全性，能够以硬件级效率加速高级加密标准。

无论是管理个人数据还是操作加密服务器基础设施，利用 AES-NI 都可以最大限度地提高加密吞吐量并保护关键信息。

通过确保您的 CPU 支持并启用 AES-NI，您就朝着在加密操作中实现最佳安全性能迈出了重要的一步。

常见问题

AES-NI 代表什么？

AES-NI 代表 高级加密标准新指令，一组硬件级命令，可加速 Intel 和 AMD CPU 上的 AES 加密和解密。

为什么 AES-NI 比软件加密更快？

AES-NI 将加密操作直接卸载到 CPU 硬件上，以更少的周期处理加密轮次，通常可实现高达 10 倍的速度提升。

AES-NI 是否使加密更安全？

是的。AES-NI 执行时间恒定，无需依赖数据的分支，从而最大限度地降低了软件 AES 中存在的时间或基于缓存的侧信道攻击风险。

如何检查我的 CPU 是否支持 AES-NI？

在 Linux 上，运行 cpuid | grep -i aes 或检查 / proc / cpuinfo. 在 Windows 上，使用 CPU-Z 或制造商的文档来确认 AES-NI 支持。

如何在我的系统上启用 AES-NI？

进入您的 BIOS/UEFI 设置，并确保“AES-NI”或“CPU 硬件加密”选项已启用。Windows、Linux 和 macOS 等现代操作系统会自动检测此功能。

哪些类型的应用程序最能从 AES-NI 中受益？

VPN（如 OpenVPN 或 IPsec）、HTTPS 网络服务器、磁盘加密系统和安全文件传输应用程序的性能提升最大。