Với sự tiến bộ của máy tính lượng tử, nó đặt ra một thách thức chưa từng có đối với các phương pháp mã hóa truyền thống.có thể nhanh chóng trở nên mong manh và có thể bị nứt trong vài giây dưới một cuộc tấn công lượng tửThực tế mới nổi này đòi hỏi phải chuyển sang mật mã lượng tử ngược (PQC) - một loại thuật toán mật mã mới được thiết kế để đảm bảo dữ liệu an toàn ngay cả trong thời đại lượng tử.
Nhận ra sự cấp bách của sự phát triển này, iWave Global, một nhà lãnh đạo trong FPGA và nền tảng máy tính nhúng, hợp tác với các chuyên gia Phần Lan về bảo mật IP cấp phần cứng, Xiphera,tại hỗ trợ mã hóa bảo mật lượng tử Agilex TM của iWave được cung cấp trên mô-đun cấp hệ thống (SoM) (Altera hỗ trợ).
Tại Agilex TM Xipwera xQfor 5 ® Sau khi triển khai an ninh lượng tử
XQof Xipwera ® Dòng sản phẩm mang lại khả năng mã hóa bảo mật lượng tử mạnh mẽ cho phần cứng FPGA. Nó thực hiện thuật toán PQC tiêu chuẩn hóa của NIST,bao gồm ML-KEM (cơ chế đóng gói khóa) và ML-DSA (định thuật chữ ký kỹ thuật số), đảm bảo an ninh lâu dài chống lại cả các cuộc tấn công truyền thống và lượng tử.
Thông qua sự hợp tác này, iWave đã thành công trong việc chuyển đổi lõi IP xQlift ® của Xiphera tích hợp vào Agile TM SoM nhận ra hoạt động PQC tăng tốc phần cứng thời gian thực,như trao đổi khóa và chữ ký kỹ thuật số trực tiếp trong cấu trúc FPGAĐiều này dẫn đến một giải pháp mã hóa kháng kênh bên, độ trễ thấp cho phép các hệ thống nhúng chống lại các mối đe dọa lượng tử trong tương lai.
Nhận ra điểm nổi bật
PQC là thông qua Agilex trong iWave TM được thực hiện trên nền tảng 5 (Hình 1) bằng cách sử dụng lõi IP ML-KEM (Kyber) và ML-DSA (Dilitisum) của Xiphera.
iWave Agilex TM 5 SoM
Hình 1: Agile cho iWave TM SoM (nguồn hình ảnh: iWave)
Khả năng kỹ thuật cốt lõi bao gồm:
Khả năng tương thích với các thông số kỹ thuật của NIST cho ML-KEM và ML-DSA
Phòng ngừa tấn công kênh bên dựa trên trình tự thời gian
Hiệu suất cao cho hàng ngàn hoạt động mã hóa mỗi giây
Tích hợp dễ dàng thông qua giao diện nhúng tiêu chuẩn
Thiết lập môi trường trình diễn:
Môi trường demo bao gồm một bảng FPGA dựa trên Altera Agilex TM The iWave, được kết nối với máy tính xách tay Linux (Hình 2). FPGA chạy các lõi Xippera ML-KEM, ML-DSA và TRNG IP,và bộ xử lý RISC-V lõi mềm quản lý giao tiếp hệ thống. Hoạt động mã hóa (khung chìa khóa và chữ ký kỹ thuật số) được thực hiện trực tiếp trên FPGA, cho thấy tính bảo mật chống lại cuộc tấn công lượng tử trong thời gian thực.
Thiết bị FPGA: A5ED065BB32AE5SR0
Việc thiết lập trình diễn với một bảng FPGA iWave dựa trên Altera Agilex TM 5 được kết nối với một máy tính xách tay Linux
Hình 2: Môi trường demo được tạo bởi TM Bảng FPGA iWave 5 được kết nối với máy tính xách tay Linux và lắp đặt.
Tại sao chọn Agile cho iWave TM SoM được sử dụng để thực hiện PQC
Các mô-đun cấp hệ thống IW-RainboW-G58M (Hình 3) dựa trên Agilex TM E Series, được thiết kế cho các ứng dụng nhúng hiệu suất cao đòi hỏi cả tốc độ và an toàn.
Agile được đóng gói với FPGA dòng B32A TM E
GB LPDDR4 (đối với HPS) và LPDDR4 kép 2 GB (đối với kiến trúc FPGA)
GB eMMC (Scalable) và 1 Gb QSPI Configuration Flash
Máy phát đến 28 Gbps
Tối đa 656080 đơn vị logic
Kết nối PCIe Gen4, DDR4 và 2.5G Ethernet PHY
Bảo mật tích hợp Bootstrap, Hardware Trust Root và mã hóa Bitstream Protection
Agilex TM 5 dựa trên iWave FPGA SoM
Hình 3: TM IWave FPGA SoM dựa trên Agilex cho 5 (nguồn hình ảnh: iWave)
Mô-đun nhỏ gọn chỉ 60 mm x 70 mm này hỗ trợ các thiết bị Agilex TM SoC FPGA dòng E, bao gồm các biến thể thiết bị nhóm A (A5E065A/052A/043A/028A/013A) và nhóm B (A5E065B/052B/043B/028B/013B/008B).
Gg SoC tích hợp bộ vi xử lý Arm ® Cortex ® - A76 và Dual Cortex ® - A55, cùng với một khối DSP hỗ trợ AITensor,cân bằng hiệu suất với hiệu quả năng lượng và lý tưởng cho tải trọng mã hóa thế hệ tiếp theo.
Agilex TM Ứng dụng thực tế của PQC
Tại Agilex TM PQC tích hợp trên SoM mở ra cánh cửa cho thiết kế hệ thống an ninh lượng tử trên nhiều ngành công nghiệp:
Quốc phòng và hàng không vũ trụ: Đảm bảo an ninh truyền thông quan trọng và liên kết vệ tinh
Truyền thông: Cung cấp an ninh trong tương lai cho mạng 5G/6G với khả năng chống lại mã hóa lâu dài
Tự động hóa công nghiệp: bảo vệ firmware và truyền dữ liệu trong các nhà máy kết nối với nhau
Xe: Truyền thông V2X an toàn và cập nhật firmware OTA
Chăm sóc sức khỏe: Bảo vệ dữ liệu bệnh nhân và thiết bị y tế trong suốt vòng đời hoạt động của thiết bị
Tài chính: bảo vệ các giao dịch kỹ thuật số và hệ thống thanh toán thông minh khỏi các mối đe dọa lượng tử
Thông qua sự hợp tác này, iWave và Xipwera đã chứng minh việc thực hiện PQC dựa trên phần cứng không chỉ đáp ứng các tiêu chuẩn bảo mật ngày nay, mà còn dự đoán các yêu cầu mã hóa trong tương lai.- g.