با پیشرفت محاسبات کوانتومی، چالشی بیسابقه برای روشهای رمزگذاری سنتی ایجاد میکند. الگوریتم هایی مانند RSA و ECC که زمانی امن در نظر گرفته می شدند، می توانند به سرعت شکننده شوند و در چند ثانیه تحت یک حمله کوانتومی شکسته شوند. این واقعیت نوظهور نیازمند انتقال به رمزنگاری کوانتومی عقب مانده (PQC) است - کلاس جدیدی از الگوریتم های رمزنگاری که برای اطمینان از ایمن بودن داده ها حتی در عصر کوانتومی طراحی شده است.
با درک فوریت این تکامل، iWave Global، پیشرو در FPGA و پلتفرمهای محاسباتی تعبیهشده، با متخصصان فنلاند در زمینه IP امنیتی در سطح سختافزار، Xiphera، در iWave's Agilex™ Quantum Security Encryption در یک ماژول سطح سیستم (SoM-supported) (Altera) ارائه میشود.
در Agilex ™ Xipwera xQfor 5 ® Post Implementation Quantum Security
XQof Xipwera ® خط تولید قابلیت رمزگذاری امنیتی کوانتومی قدرتمندی را برای سخت افزار FPGA به ارمغان می آورد. این الگوریتم استاندارد PQC NIST را پیاده سازی می کند، از جمله ML-KEM (مکانیسم کپسوله سازی کلید) و ML-DSA (الگوریتم امضای دیجیتال)، امنیت طولانی مدت را در برابر حملات سنتی و کوانتومی تضمین می کند.
از طریق این همکاری، iWave با موفقیت هسته IP xQlift® Xiphera را که در Agile™ SoM ادغام شده است، به عملیات PQC سریع سخت افزاری، مانند تبادل کلید و امضای دیجیتال مستقیماً در ساختار FPGA، پی می برد. این منجر به یک راه حل رمزگذاری با تاخیر کم و مقاوم در کانال جانبی شد که سیستم های تعبیه شده را قادر می ساخت تا در برابر تهدیدات کوانتومی آینده مقاومت کنند.
نکات برجسته را درک کنید
PQC از طریق Agilex در iWave بر روی پلتفرم 5 (شکل 1) با استفاده از هسته های IP ML-KEM (Kyber) و ML-DSA (Dilitisum) Xiphera پیاده سازی شده است.
iWave's Agilex™ 5 SoM
شکل 1: چابک برای iWave™ SoM (منبع تصویر: iWave)
قابلیت های فنی اصلی عبارتند از:
سازگاری با مشخصات NIST برای ML-KEM و ML-DSA
پیشگیری از حمله کانال جانبی بر اساس توالی زمانی
عملکرد بالا برای هزاران عملیات رمزگذاری در ثانیه
ادغام آسان از طریق رابط استاندارد تعبیه شده
تنظیم محیط نمایش:
محیط دمو شامل یک برد Altera Agilex ™ The iWave FPGA است که به یک لپ تاپ لینوکس متصل است (شکل 2). FPGA هسته های IP Xippera ML-KEM، ML-DSA و TRNG و یک پردازنده RISC-V با هسته نرم را اجرا می کند که ارتباطات سیستم را مدیریت می کند. عملیات رمزگذاری (کپسوله کردن کلید و امضای دیجیتال) مستقیماً روی FPGA اجرا می شود که امنیت در برابر حمله کوانتومی را در زمان واقعی نشان می دهد.
دستگاه FPGA: A5ED065BB32AE5SR0
راه اندازی نمایشی با برد iWave FPGA مبتنی بر Altera Agilex™ 5 متصل به لپ تاپ لینوکس
شکل 2: محیط دمو توسط ™ ایجاد شده است. برد iWave FPGA 5 به لپ تاپ لینوکس متصل شده و نصب شده است. منبع تصویر: iWave)
چرا Choose Agile برای iWave™ SoM برای تحقق PQC استفاده می شود
ماژولهای سطح سیستم IW-RainboW-G58M (شکل 3) مبتنی بر Agilex ™ E Series هستند که برای برنامههای تعبیهشده با کارایی بالا طراحی شدهاند که هم به سرعت و هم ایمنی نیاز دارند. SoM شامل:
چابک با FPGA سری B32A ™ E محصور شده است
GB LPDDR4 (برای HPS) و 2 گیگابایت LPDDR4 (برای معماری FPGA)
GB eMMC (مقیاسپذیر) و فلش پیکربندی QSPI 1 گیگابایتی
فرستنده گیرنده تا 28 گیگابیت بر ثانیه
تا 656080 واحد منطقی
اتصال PCIe Gen4، DDR4 و 2.5 G اترنت PHY
بوت استرپ داخلی امنیتی، سخت افزار Trust Root و حفاظت از بیت استریم رمزگذاری
iWave FPGA SoM مبتنی بر Agilex™ 5
شکل 3: مبتنی بر Agilex ™ IWave FPGA SoM برای 5 (منبع تصویر: iWave)
این ماژول جمعوجور تنها 60 میلیمتر در 70 میلیمتر از دستگاههای سری Agilex™ SoC FPGA E، از جمله دستگاههای گروه A (A5E065A/052A/043A/028A/013A) و گروه B (A5E065B/052B/043B/028B/013B/008) پشتیبانی میکند.
Gg SoC دو بازوی Cortex®-A76 و Dual Cortex®- پردازنده A55 را به همراه یک بلوک DSP که از AITensor پشتیبانی می کند، ادغام می کند، عملکرد را با بهره وری انرژی متعادل می کند و برای بارهای کاری رمزگذاری نسل بعدی ایده آل است.
Agilex™ کاربرد عملی PQC
در Agilex ™ PQC یکپارچه در SoM راه را برای طراحی سیستم های امنیتی کوانتومی در صنایع مختلف باز می کند:
دفاع و هوافضا: تضمین ارتباطات حیاتی ماموریت و امنیت پیوند ماهواره ای
ارتباطات از راه دور: امنیت آینده را برای شبکه های 5G/6G با انعطاف پذیری رمزگذاری طولانی مدت فراهم می کند
اتوماسیون صنعتی: محافظت از سیستم عامل و انتقال داده در نیروگاه های به هم پیوسته
وسیله نقلیه: ارتباط امن V2X و به روز رسانی سیستم عامل OTA
مراقبت های بهداشتی: برای محافظت از داده های بیمار و تجهیزات پزشکی در کل چرخه عمر تجهیزات
امور مالی: محافظت از تراکنش های دیجیتال و سیستم های پرداخت هوشمند در برابر تهدیدات کوانتومی
از طریق این همکاری، iWave و Xipwera یک پیادهسازی PQC مبتنی بر سختافزار را نشان دادند که نه تنها معیارهای امنیتی امروزی را برآورده میکند، بلکه نیازمندیهای رمزگذاری آینده را نیز پیشبینی میکند.