BitLocker对电脑硬盘性能的影响

电脑教程 2021-10-13 09:03:01

我对硬盘的所有分区都启用了BitLocker加密。在微博上谈及此事时，和人讨论到了这个功能对性能的影响。虽然之前看微软的文档，那里说这个功能对性能降低的百分率在个位数，不过也有人说影响挺大的，于是我打算仔细研究一下。

首先，在网上进行了一下搜索，找到了一篇文章，其中给出的数据比较触目惊心，开启BitLocker，并使用不同加密算法时，对性能的影响在30%左右。下列两个图片来自原文网页。

不同加密访方式下的数据传输速度

不同加密方式使性能降低的比例

由于上述结果是在一台CPU为Atom N260的，应该是上网本的设备上测得的，这样的配置和现在主流笔记本的配置相差较远，于是我打算亲自测试一下。

但首先，如果你对这个功能感兴趣，想要使用，也可以先看看我之前写的一篇介绍性文章，介绍了使用该功能的前提条件，以及具体的开启方式：BitLocker使用揭秘。这篇文章是三年前写的，以Vista为例进行介绍。不过该功能的大致思路和用法在Windows 7中并没有太大变化。

BitLocker所支持的不同加密算法

还是根据微软文档的介绍，BitLocker支持128位与256位两种强度的AES加密算法。密钥越长，安全性越高，被攻破的难度也就越大，但是密钥越长，数据加密和解密所需的时间也就越长。除此之外，BitLocker还可以使用一种额外的Diffuser算法防范通过Ciphertext进行的攻击。

默认情况下， Windows中的BitLocker使用128位AES加密，同时使用Diffuser。不过具体使用哪种算法，以及是否使用Diffuser，都可以通过组策略进行调整。不过一般从性能的角度考虑，128位加密强度足矣，同时最好启用Diffuser，但如果是企业用户，由于合规性要求，必须遵守美国联邦信息处理标准（FIPS），则就不能使用Diffuser。

具体来说，这些策略位于【管理模板-Windows组件-BitLocker驱动器加密】节点下，通过“选择驱动器加密方法和密钥长度”策略进行配置。另外在这个节点下还有更多可以对BitLocker进行配置的策略，具体用途和使用方法请参阅说明信息。

通过组策略即可使用不同的密钥强度和加密算法

典型的BitLocker环境对数据的解密可通过三种途径进行：

TPM芯片：这是一种专用芯片，需要固话或额外安装在主板上，用于存储加解密过程中所需的全部密钥和其他信息。Windows的BitLocker功能必须使用1.2版以上TPM芯片。不过这种芯片通常只出现在针对商业用户的高端电脑中，而且貌似在中国大陆因为政策方面的原因，行货可能无法装备此类芯片。
PIN码：如果没有TPM芯片，则可以使用PIN码。简单来说这就是一个密码，需要用户手工输入，以解密数据。
启动密钥：这实际上是一个文件，需要保存在可移动存储设备中，该密钥需要配合TPM芯片或者PIN码才能使用，不能单独使用。

因此取决于具体的硬件配置及安全需求，可以将上述三种解密途径进行排列组合（下图来自微软网站）

根据不同条件选择不同的解密途径

具体环境

我这台本子的硬盘是一块320GB容量，7200rpm的日立硬盘，具体型号为HTS723232A7A364，缓存16MB。CPU则为Intel Core I7-2620M，双核心四线程，4MB缓存，主频2.7GHz，通过睿频功能最多可自动超频到3.4GHz。CPU的规格中列出了支持AES New Instructions技术，简单来说，这个技术等于是给CPU中添置了专门负责AES相关操作的指令集，因此可以加速有关AES操作的运算速度。

根据Intel白皮书的介绍，在使用这个功能后，使用McAfee Endpoint Encryption for PC 6.0软件以及McAfee ePolicy Orchestrator 4.5对一块32GB X25E SSD硬盘进行全盘加密，分别使用3.33 GHz Intel Xeon X5680处理器（带有该功能）和2.93 GHz Intel Xeon X5570处理器（不带该功能），速度提升高达42%。

Intel白皮书中给出的效果很喜人

言归正传。因为之前我的硬盘已经被加密完成，因此打算使用D盘作为测试目标，分别测试加密状态以及解密后的速度。测试环境使用64位Windows 7旗舰版，内存8GB，系统和驱动都升级到官方最新版。测试软件使用了2.47版ATTO Disk Benchmark。

因为这是证明在实际使用环境中的测试结果，因此我没有使用干净的系统，而是使用我已经安装好所需软件，并且必要软件都运行起来后的测试结果。只不过这些软件都保存在C盘，可以保证在进行测试的过程中，不会有其他程序想要读写D盘内容。

结论

在开启BitLocker，并保持分区为加密状态下测试的参数和测试结果如下左图。随后用了将近三小时对D盘进行解密，解密完成后重启动系统，然后获得了下列右图的结果。

两种状态下的测试结果

观察发现，无论是加密或是解密状态下，数据的读取速度影响并不是很大，但在写入数据时却有比较明显的差异。根据我平时的使用特点，以8MB、16MB、64MB，以及512MB这几个区块大小时的写入速度进行一个简单的对比。

Snap14

从结果中可以看出，对于写入速度，BitLocker的影响还是很大的，除了8MB大小区块的结果异常，估计可能是误差或其他因素影响，毕竟我不是在干净环境中进行的测试，而且取的关键点也太少。不过应该能够说明问题了，BitLocker对写入速度确实有不容忽视的影响，并且绝不像微软所宣称的那样“个位数的百分率”，不过对读取速度的影响基本可以忽略不计。考虑到一般应用，都以读操作为多，写操作相对较少，因此可以认为，BitLocker对性能的整体影响基本不那么纠结了。尤其是需要考虑到以牺牲性能为代价所获得的其他好处。

当然，也许我的上述测试过程本身存在一些尚未发现的缺陷或不足，因此如果有筒子对此有更好意见，也欢迎留言告诉我。

最后，其实这次测试的起源是一位朋友说对U盘启用BitLocker To Go加密后，性能下降严重，无法接受。其实我一直觉得，虽然名字中都带有BitLocker字样，但这两个功能从工作原理上看截然不同，进而并不适合直接将一个功能的感受套用到另一个功能中。本还想对U盘进行一下类似的测试，但我突然发现自己手边连一块U盘都没有，因为我现在已经很少使用U盘了，大部分文件交换工作都是通过网络进行。因此暂时没法测试。不过感兴趣的筒子也可以自己试试看。

花了三个多小时解密，两分钟测试完毕，又得重新加密起来了。幸亏加密和解密过程中正常操作不太受影响，要不然真要命了。

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BitLocker所支持的不同加密算法

具体环境

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