以下內容中，小編將對CPU的相關內容進行著重介紹和闡述，希望本文能幫您增進對CPU的了解，和小編一起來看看吧。

一、CPU的超線程技術

CPU生產商為了提高CPU的性能，通常做法是提高CPU的時鐘頻率和增加緩存容量。不過目前CPU的頻率越來越快，如果再通過提升CPU頻率和增加緩存的方法來提高性能，往往會受到制造工藝上的限制以及成本過高的制約。

盡管提高CPU的時鐘頻率和增加緩存容量后的確可以改善性能，但這樣的CPU性能提高在技術上存在較大的難度。實際上在應用中基于很多原因，CPU的執(zhí)行單元都沒有被充分使用。如果CPU不能正常讀取數據(總線/內存的瓶頸)，其執(zhí)行單元利用率會明顯下降。另外就是目前大多數執(zhí)行線程缺乏ILP(InstrucTIon-Level Parallelism，多種指令同時執(zhí)行)支持。這些都造成了目前CPU的性能沒有得到全部的發(fā)揮。因此，Intel則采用另一個思路去提高CPU的性能，讓CPU可以同時執(zhí)行多重線程，就能夠讓CPU發(fā)揮更大效率，即所謂“超線程(Hyper-Threading，簡稱“HT”)”技術。超線程技術就是利用特殊的硬件指令，把兩個邏輯內核模擬成兩個物理芯片，讓單個處理器都能使用線程級并行計算，進而兼容多線程操作系統(tǒng)和軟件，減少了CPU的閑置時間，提高的CPU的運行效率。

采用超線程及時可在同一時間里，應用程序可以使用芯片的不同部分。雖然單線程芯片每秒鐘能夠處理成千上萬條指令，但是在任一時刻只能夠對一條指令進行操作。而超線程技術可以使芯片同時進行多線程處理，使芯片性能得到提升。

超線程技術是在一顆CPU同時執(zhí)行多個程序而共同分享一顆CPU內的資源，理論上要像兩顆CPU一樣在同一時間執(zhí)行兩個線程，P4處理器需要多加入一個Logical CPU Pointer(邏輯處理單元)。因此新一代的P4 HT的die的面積比以往的P4增大了5%。而其余部分如ALU(整數運算單元)、FPU(浮點運算單元)、L2 Cache(二級緩存)則保持不變，這些部分是被分享的。

雖然采用超線程技術能同時執(zhí)行兩個線程，但它并不像兩個真正的CPU那樣，每個CPU都具有獨立的資源。當兩個線程都同時需要某一個資源時，其中一個要暫時停止，并讓出資源，直到這些資源閑置后才能繼續(xù)。因此超線程的性能并不等于兩顆CPU的性能。

二、單核CPU一小時破解抗量子加密算法

魯汶大學研究人員提出一種針對SIDH協(xié)議的高效密鑰恢復攻擊方法，使用普通單核CPU，一小時即可攻破SIKE抗量子密碼算法。

密鑰封裝機制是一種使用非對稱密碼學技術安全交換對稱密鑰的協(xié)議。SIKE (Supersingular Isogeny Key Encapsulation，超奇異同源密鑰封裝)是一種廣泛應用的密鑰封裝機制，2022年7月入選NIST后量子密碼學算法第4輪。有多個工業(yè)實現(xiàn)和部署實驗。相比對稱密鑰算法，目前使用的密鑰封裝易被量子計算機攻擊。使用復雜數學構建的超奇異同源圖被認為可以對抗量子計算機的攻擊。

SIKE協(xié)議的正確性和安全性依賴于SIDH(Supersingular Isogeny Diffie-Hellman，超奇異同源Diffie-Hellman)，即計算超奇異橢圓曲線間同源的困難性問題。SIDH的安全性與尋找兩條具有相同點數的超奇異橢圓曲線之間的同源映射問題密切相關。

而攻擊恰恰利用了SIDH有輔助點和秘密同源的度已知的情況。SIDH協(xié)議中雙方共享的輔助點已知是一個潛在的安全弱點，已經被用于GPST適應攻擊、fault攻擊等。

研究人員對攻擊算法進行了實現(xiàn)——Magma，Magma成功破解了SIKEp434。Magma分別在4分鐘和6分鐘內成功解決了微軟SIKE挑戰(zhàn)賽$IKEp182 和$IKEp217問題。研究人員將Magma部署在Intel Xeon CPU E5-2630v2(2.60GHz)單核CPU上，運行約62分鐘即成功恢復SIKEp434參數(滿足NIST后量子安全等級level 1)。對于具有更高安全級別的SIKEp503 (安全等級level 2)、SIKEp610 (安全等級level 3)和SIKEp751 (安全等級level 5)，分別在2小時19分鐘、8小時15分鐘和21小時37分鐘內恢復密鑰。

SIDH發(fā)明者確認攻擊不影響CSIDH或SDISign等同源加密算法。論文中指出采用SIDH的變種——B-SIDH也可能會受到攻擊，因此單純改變素數無法預防此類攻擊。

該攻擊對其他依賴其他數學難題的后量子密碼算法沒有影響。

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