Современные твердотельные накопители (SSD) развиваются стремительными темпами, предлагая пользователям всё более высокие скорости передачи данных. Технологии подключения, такие как Thunderbolt 5 и USB4, уже позволяют существенно увеличить пропускную способность по сравнению с предыдущими поколениями. Однако вместе с этим увеличиваются и требования к безопасности данных, особенно в корпоративной и профессиональной среде. Одним из ключевых аспектов защиты информации является шифрование и проверка целостности файлов с помощью вычисления хеш-сумм. Но как эти процедуры влияют на производительность уже быстрых SSD? В данной статье мы рассмотрим новейшие исследования и тесты, проведённые на примере Mac mini M4 Pro с новыми внешними SSD, чтобы понять, насколько программное шифрование и вычисление хешей снижают скорость работы накопителей, и какие выводы можно сделать для пользователей с высокими требованиями к скорости и безопасности.
Современные операционные системы, включая macOS, активно используют программное шифрование дисков и файлов для защиты личных данных пользователя. Формат APFS Encrypted, который широко применяется в экосистеме Apple, обеспечивает надежное шифрование на уровне файловой системы. При этом множество пользователей считают, что программное шифрование практически не влияет на скорость работы диска. Однако реальность гораздо сложнее и зависит от конкретной модели SSD, интерфейса подключения и мощности процессора. Данные, полученные с тестирования Mac mini M4 Pro, оснащённого двумя высокопроизводительными внешними накопителями, один из которых подключён по Thunderbolt 5, а другой по USB4, демонстрируют, что шифрование действительно снижает показатели скорости записи и чтения, но в разной степени.
Например, тесты проводились с помощью Stibium 1.2 на macOS Sequoia 15.5, где скорость записи на неподдерживающий шифрование USB4 диск снизилась незначительно, примерно до 97% от исходной. В то же время Thunderbolt 5 SSD показал более заметное падение — с 5,3 ГБ/с до 4,7 ГБ/с, что составляет около 89% от первоначальной скорости. Стоит отметить, что подобные результаты были зафиксированы даже после того, как тесты учитывали время на очистку SLC-кэша, что говорит о реальном влиянии программного шифрования на процесс записи данных.
Тем не менее, и в этом случае Thunderbolt 5 SSD сохранял преимущество по скорости над USB4, несмотря на более ощутимое падение производительности под нагрузкой с включённым шифрованием. С точки зрения чтения скорость падала не так сильно — примерно на 2-5%, что в целом можно считать малозаметным для повседневного использования. Однако при более интенсивных сценариях работы, особенно когда диски участвуют в обработке больших объёмов зашифрованных данных, пользователи могут заметить разницу. Ещё одним важным аспектом, влияющим на производительность, является вычисление SHA256 хешей. Контрольные суммы широко применяются для проверки целостности и подлинности данных, особенно в профессиональных задачах и при резервном копировании.
Но вычисление таких хешей требует значительных вычислительных ресурсов, что сказывается на общей скорости обработки данных. В тестах Mac mini M4 Pro скорость вычисления SHA256 на больших файлах (примерно 16.8 ГБ) составляла около 2,2-2,8 ГБ/с. Для сравнения, скорость самого быстрого диска по Thunderbolt 5 при чтении достигала 6.5 ГБ/с, а при включённом шифровании — около 4.
7 ГБ/с. Этот факт подчёркивает, что вычислительные возможности процессора являются узким местом в вопросе обработки контрольных сумм и шифрования, даже на современных чипах серии M4. USB4 диск показал меньшие падения скорости при шифровании и даже немного более высокую скорость вычисления SHA256 по сравнению с Thunderbolt 5 SSD. Это может быть связано с особенностями архитектуры накопителей и их контроллеров, а также с особенностями программного обеспечения, управляющего шифрованием и хешированием. Общий вывод из исследований достаточно однозначен — программное шифрование и проверка данных с помощью хешей действительно снижают производительность современных быстрых SSD.
Тем не менее, снижение это далеко не критично и зависит от конкретных условий: типа накопителя, интерфейса, мощности центрального процессора и объёма обрабатываемых данных. Для пользователей, применяющих свои SSD для повседневных задач, включая работу с документами, мультимедиа и интернет-серфинг, влияние шифрования и проверки хешей будет практически незаметным. Для профессионалов, включая видеооператоров, дизайнеров, разработчиков и специалистов по большим данным, кто работает с очень большими файлами и требует максимальной скорости диска, следует учитывать, что включение шифрования может снизить пиковую производительность записи в среднем на 10% и чуть меньше при чтении. Кроме того, приходится учитывать, что современная архитектура Apple Silicon предусматривает встроенную аппаратную поддержку шифрования для внутренних накопителей. Благодаря Secure Enclave ключи шифрования хранятся в защищённом пространстве, что позволяет сохранять высокую скорость шифрования.
Внешние диски же, подключённые по USB или Thunderbolt, не оснащены такими возможностями, и шифрование там осуществляется программно, что и становится фактором снижения производительности. Стоит добавить, что хотя идея внедрения аппаратного шифрования для внешних накопителей с отдельным Secure Enclave кажется привлекательной, на практике это сопряжено с большими техническими и экономическими сложностями. Внешние накопители производятся разными компаниями с разными контроллерами, и унификация их взаимодействия с аппаратными модулями шифрования внутри компьютера является практически невозможной. Кроме того, наличие уязвимостей и сложность разработки таких систем также препятствуют массовому внедрению. Многие внешние SSD предлагали аппаратное шифрование, но ряд тестов показал слабую безопасность таких решений, что подтолкнуло производителей к отказу от использования собственных систем шифрования или необходимости доработки.
В итоге современные решения ориентируются на программное шифрование, пусть и с небольшим компромиссом в скорости. В сфере контроля целостности данных использование алгоритмов SHA256 и подобных продолжит расти, особенно в тех средах, где важна проверка корректности передаваемых и сохраняемых больших объёмов информации. Это значит, что вычисления хешей станут всё более востребованной операцией, накладывающей дополнительную нагрузку на процессоры. Одним из перспективных направлений развития является интеграция специализированных аппаратных акселераторов для хеширования и шифрования, которые могли бы разгрузить центральный процессор. Пока же приходится терпимо относиться к программным задержкам.
Для тех, кто хочет максимально увеличить скорость работы, рекомендуется использовать внутренние накопители с аппаратной поддержкой шифрования FileVault, а для работы с внешними дисками — тщательно подходить к выбору модели SSD и интерфейса подключения, учитывая требования к скорости и безопасности. Важно понимать, что в сценариях, когда приоритетом являются именно защита и целостность данных, небольшой сброс скорости оправдан с точки зрения надежности. Подводя итог, можно сказать, что быстрые SSD действительно испытывают некоторое замедление при использовании программного шифрования и вычислении хеш-сумм, особенно в случае Thunderbolt 5 устройств. Но современные процессоры M4 серии способны эффективно справляться с поставленными задачами, смягчая негативный эффект. Пользователям следует находить баланс между необходимостью защиты и требованиями к быстродействию, а производителям — стремиться к разработке новых решений, которые свяжут безопасность и скорость работы без компромиссов.
Таким образом, шифрование и проверка хешей остаются важными инструментами защиты данных на современных накопителях, и, хотя они оказывают влияние на производительность, этот эффект контролируем и, в большинстве случаев, приемлем для широкой аудитории пользователей и специалистов.
