AEGIS: Yüksek Hızlı Kimliği Doğrulanmış Şifreleme

AEGIS, AES-NI donanım hızlandırmasından en üst düzeyde yararlanmak üzere özel olarak tasarlanmış ve modern CPU'larda AES-GCM'yi önemli ölçüde aşan aktarım hızlarına ulaşmıştır. CAESAR yarışmasına sunulmuş, daha sonra TLS ve QUIC'te kullanılmak üzere bir IETF taslağında standardizasyon için önerilmiştir.

AEGIS'in iki temel çeşidi vardır: AEGIS-128 (128 bitlik anahtar, 128 bitlik tek kullanımlık değer) ve AEGIS-256 (256 bitlik anahtar, 256 bitlik tek kullanımlık değer). Her ikisi de sırasıyla 128 bitlik veya 256 bitlik kimlik doğrulama etiketleri sağlar. AEGIS-128L, modern işlemcilerde daha geniş AES-NI işlem hattı paralelliğinden yararlanmak üzere tasarlanmış iyileştirilmiş bir çeşittir.

Belirli bir kipte AES'i yapı taşı olarak kullanan AES-GCM'nin aksine AEGIS, dahili bir durumu korumak ve geliştirmek için birden çok AES tur işlevi çağrısı kullanır. Her şifreleme adımında birkaç AES turu uygulanır; böylece tasarım, geniş yürütme birimlerine sahip işlemcilerde komut düzeyindeki paralellikten yararlanabilir.

AES-NI'ye sahip işlemcilerde AEGIS-128L, 100 Gbps veya daha yüksek aktarım hızlarına ulaşabilirken AES-GCM aynı donanımda genellikle 40-60 Gbps'ye ulaşır. Bu yaklaşık 2-3 katlık performans avantajı, AEGIS'i yüksek bant genişlikli ağ şifreleme senaryoları için cazip kılar.

AEGIS-128L, sekiz adet 128 bitlik durum sözcüğü kullanır ve her adımda iki adet 256 bitlik ileti bloğunu işler; böylece AES-NI işlem hattı kullanımını en üst düzeye çıkarır. "L" çeşidi, birden çok AES-NI komutunu eş zamanlı olarak işlem hattına koyabilen işlemcilerde standart AEGIS-128'den daha yüksek aktarım hızı sağlar.

AEGIS, 128 bitlik gizlilik ve etiket uzunluğuna bağlı olarak 128 bitlik veya 256 bitlik özgünlük güvenliği sağlar. Güvenlik analizi, yapının tamamına karşı kaba kuvvetten daha iyi bilinen bir saldırı olmadığını gösterir. Tasarım AES turlarını ihtiyatlı biçimde kullandığından önemli bir güvenlik payı sunar.

AEGIS, Crypto Forum Research Group tarafından standardizasyon amacıyla bir IETF taslağında (draft-irtf-cfrg-aegis-aead) önerilmiştir. Taslak AEGIS-128L, AEGIS-128 ve AEGIS-256'yı kapsar ve sınama vektörleri içerir. TLS ve QUIC şifre takımlarında benimsenmesi etkin biçimde tartışılmaktadır.

AEGIS'in anlamlı bir yazılım geri dönüşü yoktur: AES-NI olmadan her AES tur işlevi çağrısı pahalı hale geldiği için performansı büyük ölçüde düşer. AEGIS yalnızca sanal makineler ve kapsayıcı ortamları da dahil olmak üzere tüm dağıtım hedeflerinde AES-NI bulunacağı garanti edildiğinde seçilmelidir.

ChaCha20-Poly1305, AES-NI bulunmayan ortamlar için yüksek hızlı AEAD olarak tasarlanmıştır; buna ARMv8 öncesi mobil ARM işlemcileri ve gömülü sistemler dahildir. Donanım hızlandırmasına sahip modern ARM64'te AEGIS daha hızlı olabilir, ancak donanım özelliklerinin değişiklik gösterdiği durumlarda ChaCha20-Poly1305 güvenli ve evrensel seçenek olmayı sürdürür.

AEGIS kullanan uygulamalar dağıtım ortamlarını dikkatle denetlemelidir. AES-NI bulunmayan ortamlar için AES-GCM veya ChaCha20-Poly1305'e yazılım geri dönüşü uygulanmalıdır. TLS anlaşma katmanındaki kriptografik çeviklik, AEGIS tercih edilen bir şifre takımı olarak sunulduğunda bunu otomatik olarak yönetir.

AEGIS; AEGIS-cipher referans uygulamasında, Provider API aracılığıyla OpenSSL 3.2+ sürümünde ve çeşitli deneysel TLS yığınlarında desteklenir. IETF taslağı RFC statüsüne ilerledikçe ve yüksek bant genişlikli uygulamalar AES-GCM'nin sunabildiğinin ötesinde performans aradıkça benimsenmesinin artması beklenmektedir.

AEGIS donanım gereksinimleri hakkında hangi ifade doğrudur?

AEGIS, durum tabanlı bir tasarımda birden çok AES tur işlevi kullanarak AES-NI donanımında AES-GCM'den 2-3 kat daha yüksek aktarım hızı sağlar. AEGIS-128L, işlem hattı paralelliğini en üst düzeye çıkarır. AES-NI gerektirir ve donanım özelliklerinin değişiklik gösterdiği durumlar için uygun değildir. TLS ve QUIC kullanımı için IETF standardizasyonu sürmektedir.