4364Mb/s，助力SM4性能提升40倍的商密 SIG 还有哪些新进展？

商密软件栈SIG ：基于 Anolis OS，在整个系统软件层面（包括硬件，固件，bootloader，内核以及 OS）实现以国密算法为主的全栈国密操作系统，结束一直以来国密算法生态碎片化的状况，在技术方面打造社区和生态，在资质合规方面致力于为行业提供基于国密的信息安全标准。
作者：张天佳，商密软件栈 SIG Maintainer。

欢迎更多开发者加入商密软件栈SIG：
网址：https://openanolis.cn/sig/crypto
邮件列表：[email protected]

SIG 近况摘要

1、商密 SM3/4 算法在 arm64 平台的指令集加速取得突破性进展，Arm 中国、蚂蚁BabaSSL、龙蜥商密软件栈 SIG 通力合作，SM4 性能最高达 4364Mb/s

2、统信软件与商密软件栈 SIG 深度合作，助力统信 UOS 在商密应用高速发展

3、SM4 aarch64 平台的 NEON 和 CE 指令集优化正式合入到 libgcrypt 社区，性能分别提升 260% 和 4050%

4、Linux 内核 x86 平台上 SM3 AVX 指令集优化经过四个版本迭代，已经进入 cryptodev subtree，会在下个合并窗口进入社区上游主线，性能提升最高达到 37%

5、BabaSSL 8.3.0 正式版发布

SIG 动态

1、Arm 公司贡献商密软件栈 SIG，助力 SM4 性能提升 40 倍
来自 Arm 的开发者为商密软件栈贡献了aarch64 平台 Crypto Extensions 指令集优化补丁，对商密 SM3、SM4 算法在 Armv8 架构上进行了深度优化，经过在平头哥倚天 710 机型上测试，数据非常亮眼。SM3 取得最高 74% 的性能提升，而 SM4 更是取得高达 40 倍的性能提升，从绝对性能数据来看，速率高达 4364Mb/s，从此性能不再是商密算法的瓶颈，这也将会大幅降低商密的产业化成本，使得大规模商用变得可能。

2、统信软件与商密软件栈 SIG 深度合作，助力统信 UOS 在商密应用高速发展
统信软件深度参与龙蜥社区商密软件栈 SIG，共同推动中国商用密码算法在基础软硬件环境的开发、优化及安全保障的体系化生态建设。统信 UOS 基于龙蜥社区商密软件栈，利用 BabaSSL 商密算法及社区内核国密支持能力，完成了 UOS 系统中 IMA 和内核模块签名两个场景的商密化实践，为 UOS 系统又添加了一层内核级安全保障。后续商密软件栈 SIG 的共建与发展中，统信软件会以龙蜥操作系统作为 UOS 系统的 upstream，以商密软件栈为基础，继续完善操作系统的商用密码生态。
未来，统信软件和商密软件栈 SIG 将在以下方面开展深度合作：

• 统信 UOS 积极参与贡献龙蜥社区商密软件栈 SIG，并借助社区 SIG，反哺完善自己的商密特性功能。
• BabaSSL 项目共建：龙蜥社区的开源项目 BabaSSL 很好地补充了 OpenSSL 中所欠缺的国密能力（如 SM2 的签名和验签支持、国密 X509 证书的签发和验证），比较全面地支持了商密算法以及基于商密的安全协议。
• 体系化生态建设：通过更多的基础软件中支持和开发商用密码算法，并提供主要算法的优化加速，真正完成从无到有，从普通到卓越的商用密码生态。

3、libgcrypt 合入 SM4 arm64 架构 NEON 和 CE 优化，性能分别提升 260% 和 4050%
鉴于普通 ARMv8 架构 CPU 只有通用的 SIMD NEON 指令集，龙蜥商密软件栈也为 NEON 指令集实现了 SM4 的 8-way 并行优化，支持 CBC/CFB/CTR/GCM/OCB 模式，相比于纯软件纯软件实现，性能提升了 260%，这在一定程度上也缓解了没有 SM4 CE 指令集平台 CPU 应用商密的门槛，同时联合 CE 的优化同步贡献到了 libgcrypt 上游社区（链接见文末）。

SIG 其他进展

除此之外，商密软件栈 SIG 还有以下的开发和贡献：

• Linux 内核 x86平台上 SM3 AVX 指令集优化经过四个版本迭代，已经进入 cryptodev subtree，会在下个合并窗口进入社区上游主线，性能提升最高达到 37%（代码查看链接见文末）
• SIG 开发者已向 nettle 社区提交了 SM4 算法实现，目前社区已经参与了一轮 review，整体给出了肯定的意见
• 上游社区报告了内核 SM2 证书验签中一处潜在的缺陷，原因是引用了签名中的信息做为输入，而签名是可以被恶意攻击者控制的，另外社区也吐槽了 SM2 的不兼容的 Za 设计，给出了可选配置 Za 的建议，这是后续需要改进的方向

当前商密软件栈的整体支持情况

当前相关的主要开源软件栈对国密的支持情况以及社区回馈统计：

链接地址：
1、商密软件栈SIG地址：
https://openanolis.cn/sig
2、libgcrypt 上游社区链接地址：
https://git.gnupg.org/cgi-bin...
3、Linux 内核 x86 平台上 SM3代码链接地址：
https://git.kernel.org/pub/sc...

致谢
衷心感谢为社区做出贡献的所有成员以及各方参与人员：

• Arm 公司：方明、Daniel Hu、袁志昌
• 统信 UOS：曹佩庆、唐逸群
• 蚂蚁集团：杨洋、刻一、金九

—— 完 ——

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关于龙蜥社区

龙蜥社区（OpenAnolis）是由企事业单位、高等院校、科研单位、非营利性组织、个人等在自愿、平等、开源、协作的基础上组成的非盈利性开源社区。龙蜥社区成立于 2020 年 9 月，旨在构建一个开源、中立、开放的Linux 上游发行版社区及创新平台。

龙蜥社区成立的短期目标是开发龙蜥操作系统(Anolis OS)作为 CentOS 停服后的应对方案，构建一个兼容国际 Linux 主流厂商的社区发行版。中长期目标是探索打造一个面向未来的操作系统，建立统一的开源操作系统生态，孵化创新开源项目，繁荣开源生态。

目前，龙蜥OS 8.4已发布，支持 X86_64 、Arm64、LoongArch 架构，完善适配飞腾、海光、兆芯、鲲鹏、龙芯等芯片，并提供全栈国密支持。

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