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Intel 最新的 Ice Lake 系列對 AES 的加速

Twitter 上看到這篇,講 Intel 推出新的指令集,對 AES 的加速效果:

進去看以後發現是講四月推出的 Ice Lake,在上面新增的 VPCLMULQDQ 指令對效能的幫助:

The introduction of the processor instructions AES-NI and VPCLMULQDQ, that are designed for speeding up encryption, and their continual performance improvements through processor generations, has significantly reduced the costs of encryption overheads.

而他們發表出來的數據說 AES-GCM 的效率直接從 ~23 cycles/byte 降到 0.64 cycles/byte,大約是 35 倍的改進?

More and more applications and platforms encrypt all of their data and traffic. As an example, we note the world wide proliferation of the use of AES-GCM, with performance dropping down to 0.64 cycles per byte (from ~23 before the instructions), on the latest Intel processors.

就算不是 AES-GCM,而是其他的 AES 相關演算法,也是三倍以上的改善:

這效能差異...

CPU 指令的速度

在「Infographics: Operation Costs in CPU Clock Cycles」這邊看到張有趣的圖片:

文章大致說明了底層指令速度差異的由來,另外也提到了 C/C++ Function Calls、Indirect and Virtual Calls、Allocations、Kernel Calls、C++ Exceptions 以及 Thread Context Switches 這些高階面向的 CPU clock cycle 差異...

不過重點還是在這張圖 XD

V8 的 Math.random() 亂度不足的問題

在「TIFU by using Math.random()」這篇看到作者踩到地雷,於是在討論 V8 EngineMath.random() 的亂度不足。

其實這個問提早在 2012 年就有人在 StackOverflow 上詢問:「Why is Google Chrome's Math.random number generator not *that* random?」,而且也回答得很清楚。

而 Mozilla 這邊在 2006 年也被提出了類似的問題:「Bug 322529 - Upgrade Math.random() to a better algorithm, such as Mersenne Twister」。

文章中間花了許多篇幅講 PRNG 的介紹,以及 cycle length 的說明,重點其實在結論的部份。

主要是因為 V8 Engine 的 Math.random() 實作的是 MWC1616 演算法 (Fast random number generation using 128 bit multimedia extension registers on Pentium class machines),而這個演算法用起來也綁手綁腳:

If you’re only using the most significant 16 bits it has a very short effective cycle length (less than 2³⁰).

有兩個方向可以改善 (不衝突的方向),一個是使用 CSPRNG (保證有極長的 cycle length),另外一個請求 V8 Engine 把 Math.random() 的演算法換掉,像是 MT19937 這類 cycle length 超級長的演算法。

不知道後續有沒有機會改善...

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