Ring项目中集成RustCrypto AES软实现的技术解析

在密码学库Ring的开发过程中，团队决定将RustCrypto项目中的AES软件实现集成到自己的代码库中。这一技术决策涉及到多个层面的考虑和实现细节，值得我们深入探讨。

背景与动机

AES(高级加密标准)是现代密码学中最常用的对称加密算法之一。Ring作为一个专注于安全性和性能的密码学库，需要提供高效的AES实现。原本Ring使用的是C语言编写的aes_nohw.c实现，现在决定改用纯Rust实现的版本，这体现了Rust生态在密码学领域的成熟。

技术实现要点

1. 代码迁移策略：首先需要将RustCrypto的AES实现完整地迁移到Ring的代码结构中，放置在src/rust_crypto/aes/soft/目录下。初始提交必须保持与上游完全一致，便于后续验证和审计。

2. 依赖解耦：原实现依赖于cipher crate，需要将其移除并重构相关类型定义。特别是FixsliceBlocks和BatchBlocks这两个类型需要重新实现，使其不依赖外部crate。

3. 功能裁剪：移除不需要的hazmat(危险材料)相关代码，这些代码通常包含一些低级别的、潜在不安全的操作接口。同时保留解密代码，为未来支持AES-CBC模式做准备。

4. 类型系统适配：新增block.rs文件定义Block类型，这是整个实现的基础数据结构，需要确保其与Ring现有的类型系统无缝集成。

5. 构建系统调整：完成迁移后，需要从build.rs和Cargo.toml中移除对原有C实现的引用，确保构建系统正确识别新的Rust实现。

技术挑战

这种迁移工作看似简单，实则面临几个关键挑战：

• 性能保证：AES实现必须保持高性能，特别是在没有硬件加速支持的平台上。RustCrypto的实现采用了优化的Fixslice技术，需要确保在迁移过程中不损失性能。

• 安全性验证：密码学实现的正确性至关重要，必须确保迁移后的代码与原始实现完全等效，没有引入任何安全漏洞。

• API兼容性：新的实现需要完美适配Ring现有的AEAD(认证加密关联数据)接口，保持对外API不变。

实现细节

在具体实现上，开发者需要注意：

1. Fixslice技术：这是一种优化技术，通过特殊的切片处理方式提高AES的软件实现速度。迁移时需要确保这种优化得到保留。

2. 批处理优化：BatchBlocks类型涉及批处理优化，需要仔细处理以确保性能不受影响。

3. 平台兼容性：虽然这是"软"实现，但仍需考虑不同CPU架构下的表现，特别是对齐要求和SIMD指令集的回退机制。

总结

将RustCrypto的AES实现集成到Ring项目中，不仅减少了对外部C代码的依赖，还进一步强化了库的Rust原生特性。这一变化体现了Rust生态在密码学领域的成熟，也为Ring未来的发展奠定了更坚实的基础。通过精心设计的迁移策略和严格的技术验证，可以确保在不牺牲性能和安全性前提下完成这一重要升级。