minio/highwayhash

[](https://godoc.org/github.com/minio/highwayhash) [](https://travis-ci.org/minio/highwayhash) ## HighwayHash [HighwayHash](https://github.com/google/highwayhash) 是一种由 Jyrki Alakuijala、Bill Cox 和 Jan Wassenberg（Google 研究）开发的伪随机函数（PRF）。HighwayHash 接收一个 256 位的密钥，并计算给定消息的 64、128 或 256 位哈希值。 它可用于防止哈希泛洪攻击或验证短期消息。此外，它还可以用作指纹识别函数。HighwayHash 不是通用的加密哈希函数（如 Blake2b、SHA-3 或 SHA-2），如果需要强抗碰撞性，则不应使用它。 此存储库包含原生 Go 版本以及针对 Intel、ARM 和 ppc64le 架构的优化汇编实现。 ### 高性能 HighwayHash 是一种速度大约快 5 倍的 SIMD 哈希函数，与之相比的 [SipHash](https://www.131002.net/siphash/siphash.pdf) 本身也是一种由 Aumasson 和 Bernstein 设计的快速且“加密强度高”的伪随机函数。 HighwayHash 使用一种新方法，通过 AVX2 乘法和置换指令来混合输入。乘法是 32x32 位并产生 64 位宽的结果，因此不可逆转。此外，置换使结果字节的分布均匀化。该算法输出从 64 位到 256 位的摘要，且无需额外成本。 ### 稳定性 截至 2018 年 1 月，HighwayHash 的所有三种输出大小均已宣布 [稳定](https://github.com/google/highwayhash/#versioning-and-stability)。这意味着对于任何给定的输入消息，其哈希结果都保证不会改变。 ### 安装 安装：`go get -u github.com/minio/highwayhash` ### Intel 性能 以下是在 Intel Core i7 (3.1 GHz) 上生成 256 位输出的单核结果： ``` BenchmarkSum256_16 204.17 MB/s BenchmarkSum256_64 1040.63 MB/s BenchmarkSum256_1K 8653.30 MB/s BenchmarkSum256_8K 13476.07 MB/s BenchmarkSum256_1M 14928.71 MB/s BenchmarkSum256_5M 14180.04 MB/s BenchmarkSum256_10M 12458.65 MB/s BenchmarkSum256_25M 11927.25 MB/s ``` 因此，对于中等大小的消息，其最高速度约为 15 GB/秒。此外，对于小消息 (1K)，性能已经达到最大吞吐量的 60% 左右。 ### ARM 性能 以下是在 EC2 c7g.4xlarge (Graviton3) 实例上生成 256 位输出的单核结果： ``` BenchmarkSum256_16 143.66 MB/s BenchmarkSum256_64 628.75 MB/s BenchmarkSum256_1K 3621.71 MB/s BenchmarkSum256_8K 5039.64 MB/s BenchmarkSum256_1M 5279.79 MB/s BenchmarkSum256_5M 5474.60 MB/s BenchmarkSum256_10M 5621.73 MB/s BenchmarkSum256_25M 5250.47 MB/s ``` ### ppc64le 性能 与非优化版本相比，ppc64le 加速版本大约快 10 倍： ``` benchmark old MB/s new MB/s speedup BenchmarkWrite_8K 531.19 5566.41 10.48x BenchmarkSum64_8K 518.86 4971.88 9.58x BenchmarkSum256_8K 502.45 4474.20 8.90x ``` ### 与其他哈希技术的性能比较 在 Skylake CPU（3.0 GHz Xeon Platinum 8124M）上，下表显示了对于 5 MB 消息，HighwayHash 与其他哈希技术的比较（单核性能，均为 Golang 实现，参见 [基准测试](https://github.com/fwessels/HashCompare/blob/master/benchmarks_test.go)）。 ``` BenchmarkHighwayHash 11986.98 MB/s BenchmarkSHA256_AVX512 3552.74 MB/s BenchmarkBlake2b 972.38 MB/s BenchmarkSHA1 950.64 MB/s BenchmarkMD5 684.18 MB/s BenchmarkSHA512 562.04 MB/s BenchmarkSHA256 383.07 MB/s ``` *注意：SHA256 的 AVX512 版本使用了由 Intel 开发的 [多缓冲加密库](https://github.com/intel/intel-ipsec-mb) 技术，更多详细信息可以在 [sha256-simd](https://github.com/minio/sha256-simd/) 中找到。* ### 定性评估 我们已经针对不同数量的消息，对 HighwayHash 和 Blake2b 在校验和分布方面的表现进行了“定性”评估。如下图所示，HighwayHash 的表现与之相似：  更多信息可以在 [HashCompare](https://github.com/fwessels/HashCompare) 中找到。 ### 要求 支持所有 >= 1.11 的 Go 版本（因为不同平台所需的汇编支持需要它）。 ### 贡献 欢迎贡献，请发送 PR 以进行任何增强。

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