RDSEED与RDRAND的性能差异可以忽略不计
最近的英特尔芯片(常春藤桥和向上)有指令产生(伪随机)比特。RDSEED输出从芯片上传感器收集到的熵产生的“真”随机比特。RDRAND输出由真实随机数生成器所播种的伪随机数生成器产生的比特。根据英特尔的文件的说法，RDSEED速度较慢，因为收集熵的代价很高。因此，RDRAND作为一种更便宜的替代方案提供，它的输出对于大多数密码应用程序来说都是足够安全的。(这类似于Unix系统上的/dev/random和/dev/urandom。)
我很好奇这两个指令之间的性能差异，所以我编写了一些代码来比较它们。令我惊讶的是，我发现实际上在性能上并没有不同的。有人能解释一下吗？代码和系统详细信息如下。
基准测试
/* Compare the performance of RDSEED and RDRAND.
*
* Compute the CPU time used to fill a buffer with (pseudo) random bits
* using each instruction.
*
* Compile with: gcc -mdrnd -mdseed
*/
#include <time.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <x86intrin.h>
#define BUFSIZE (1<<24)
int main() {
unsigned int ok, i;
unsigned long long *rand = malloc(BUFSIZE*sizeof(unsigned long long)),
*seed = malloc(BUFSIZE*sizeof(unsigned long long));
clock_t start, end, bm;
// RDRAND (the benchmark)
start = clock();
for (i = 0; i < BUFSIZE; i++) {
ok = _rdrand64_step(&rand[i]);
}
bm = clock() - start;
printf("RDRAND: %li\n", bm);
// RDSEED
start = clock();
for (i = 0; i < BUFSIZE; i++) {
ok = _rdseed64_step(&seed[i]);
}
end = clock();
printf("RDSEED: %li, %.2lf\n", end - start, (double)(end-start)/bm);
free(rand);
free(seed);
return 0;
}系统细节
- Intel Core i7-6700 CPU @ 3.40GHz
- Ubuntu 16.04
- gcc 5.4.0
回答 3
Stack Overflow用户
发布于 2017-07-26 20:28:13
您没有检查返回值，因此不检查生成了多少实际随机数。通过重试，作为建议，RDSEED版本要慢3倍以上：
RDRAND: 1989817
RDSEED: 6636792, 3.34 在本文的掩护下，硬件熵源可能只产生有限的速率，当调用速度超过熵的再生速度时，这将导致RDSEED失败。另一方面，RDRAND只产生基于周期重播的伪随机序列，因此不太可能失败。
以下是修改后的代码摘录：
// RDRAND (the benchmark)
start = clock();
for (i = 0; i < BUFSIZE; i++) {
while (!_rdrand64_step(&rand[i]))
;
}
bm = clock() - start;
printf("RDRAND: %li\n", bm);
// RDSEED
start = clock();
for (i = 0; i < BUFSIZE; i++) {
while (!_rdseed64_step(&seed[i]))
;
}
end = clock();Stack Overflow用户
发布于 2017-07-26 20:02:19
对我来说，在CoreM7-6Y75上，测试程序中的RDSEED偶尔会失败(我添加了两个assert (ok);，第二个偶尔失败)。正确的代码会重试，从而导致性能上的差异，从而有利于RDRAND。( RDRAND也需要重试，但在实践中似乎没有发生这种情况，因此RDRAND更快。)
Stack Overflow用户
发布于 2021-11-09 15:29:33
有趣的是，在我使用3.6 GHz 10-Core Intel Core i9 (on iMac)的例子中，我注意到上面的程序(在失败时重复RDRAND/RDSEED调用)：
$ ./rdseed-test
RDRAND: 1751837
RDSEED: 1752472, 1.00更新
我必须承认，我很困惑--几天后尝试这个相同的可执行文件给了我3x的差异，就像上面其他人报告的那样：
$ ./rdseed-test
RDRAND: 1761312
RDSEED: 5309609, 3.01不知道为什么有时RDSEED跑得和RDRAND一样快，有时甚至比RDRAND慢三倍。
https://stackoverflow.com/questions/45336283
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