Wraz z postępem obliczeń kwantowych stanowi to bezprecedensowe wyzwanie dla tradycyjnych metod szyfrowania. Algorytmy niegdyś uważane za bezpieczne, takie jak RSA i ECC, mogą szybko stać się kruche i w wyniku ataku kwantowego można je złamać w ciągu kilku sekund. Ta wyłaniająca się rzeczywistość wymaga przejścia na wsteczną kryptografię kwantową (PQC) – nową klasę algorytmów kryptograficznych zaprojektowanych w celu zapewnienia bezpieczeństwa danych nawet w erze kwantowej.
Dostrzegając pilność tej ewolucji, iWave Global, lider w dziedzinie FPGA i platform obliczeniowych wbudowanych, nawiązał współpracę z fińskimi ekspertami w dziedzinie bezpieczeństwa IP na poziomie sprzętowym, firmą Xiphera, w iWave. Obsługa szyfrowania bezpieczeństwa Agilex ™ Quantum jest zapewniana w module na poziomie systemu (SoM) (obsługiwany przez Altera).
W Agilex™ Xipwera xQfor 5® Quantum Security po wdrożeniu
XQof Xipwera ® Linia produktów zapewnia zaawansowane możliwości szyfrowania bezpieczeństwa kwantowego w sprzęcie FPGA. Implementuje ustandaryzowany przez NIST algorytm PQC, w tym ML-KEM (mechanizm enkapsulacji klucza) i ML-DSA (algorytm podpisu cyfrowego), zapewniając długoterminowe bezpieczeństwo zarówno przed atakami tradycyjnymi, jak i kwantowymi.
Dzięki tej współpracy iWave z sukcesem przekształciło jądro xQlift ® IP firmy Xiphera zintegrowane z Agile ™ SoM, realizując w czasie rzeczywistym przyspieszane sprzętowo operacje PQC, takie jak wymiana kluczy i podpis cyfrowy bezpośrednio w strukturze FPGA. W rezultacie powstało rozwiązanie szyfrujące o niskim opóźnieniu i odporne na działanie kanałów bocznych, które umożliwiło systemom wbudowanym przeciwstawienie się przyszłym zagrożeniom kwantowym.
Zrealizuj najważniejsze wydarzenia
PQC odbywa się za pośrednictwem Agilex w iWave™. Zaimplementowano na platformie 5 (rysunek 1) przy użyciu rdzeni IP ML-KEM (Kyber) i ML-DSA (Dilitisum) firmy Xiphera.
SoM Agilex™ 5 firmy iWave
Rysunek 1: Agile dla iWave™ SoM (źródło obrazu: iWave)
Podstawowe możliwości techniczne obejmują:
Zgodność ze specyfikacjami NIST dla ML-KEM i ML-DSA
Zapobieganie atakom z kanału bocznego w oparciu o sekwencję czasową
Wysoka wydajność dla tysięcy operacji szyfrowania na sekundę
Łatwa integracja poprzez standardowy wbudowany interfejs
Konfiguracja środowiska demonstracyjnego:
Środowisko demonstracyjne obejmuje płytkę FPGA opartą na Altera Agilex™ iWave, podłączoną do laptopa z systemem Linux (rysunek 2). Układ FPGA obsługuje rdzenie Xippera ML-KEM, ML-DSA i TRNG IP oraz miękki rdzeń RISC-V, który zarządza komunikacją systemową. Operacja szyfrowania (hermetyzacja klucza i podpis cyfrowy) wykonywana jest bezpośrednio na FPGA, co pokazuje bezpieczeństwo przed atakiem kwantowym w czasie rzeczywistym.
Urządzenie FPGA: A5ED065BB32AE5SR0
Konfiguracja demonstracyjna z płytą iWave FPGA opartą na Altera Agilex ™ 5 podłączoną do laptopa z systemem Linux
Rysunek 2: Środowisko demonstracyjne zostało stworzone przez ™ Płytę FPGA iWave składającą się z 5 osób podłączono do laptopa z systemem Linux i zmontowano. Źródło obrazu: iWave)
Dlaczego warto wybrać Agile dla iWave™ SoM jest używany do realizacji PQC
Moduły systemowe IW-RainboW-G58M (rysunek 3) oparte są na serii Agilex™ E, zaprojektowanej z myślą o wysokowydajnych aplikacjach wbudowanych, które wymagają zarówno szybkości, jak i bezpieczeństwa. SoM zawiera:
Zwinny, zamknięty w FPGA serii B32A™ E
GB LPDDR4 (dla HPS) i podwójny 2 GB LPDDR4 (dla architektury FPGA)
GB eMMC (skalowalne) i pamięć konfiguracyjna QSPI 1 Gb
Transceiver do 28 Gb/s
Do 656080 jednostek logicznych
Połączenie PCIe Gen4, DDR4 i 2,5 G Ethernet PHY
Wbudowana funkcja Bootstrap, sprzętowy root zaufania i ochrona strumienia bitów szyfrowania
SoM iWave FPGA oparty na Agilex™ 5
Rysunek 3: SoM IWave FPGA oparty na technologii Agilex dla 5 (źródło obrazu: iWave)
Ten kompaktowy moduł o wymiarach zaledwie 60 mm x 70 mm obsługuje urządzenia Agilex ™ SoC FPGA E z serii, w tym warianty urządzeń grupy A (A5E065A/052A/043A/028A/013A) i grupy B (A5E065B/052B/043B/028B/013B/008B).
Gg SoC integruje procesor Dual Arm ® Cortex ® - A76 i Dual Cortex ® - A55 wraz z blokiem DSP obsługującym AItensor, równoważy wydajność z efektywnością energetyczną i jest idealny do obciążeń szyfrowania nowej generacji.
Agilex™ Praktyczne zastosowanie PQC
W Agilex ™ Integrated PQC na SoM otwiera drzwi do projektowania systemów bezpieczeństwa kwantowego w wielu branżach:
Obronność i lotnictwo: zapewnienie łączności o znaczeniu krytycznym i bezpieczeństwa łącza satelitarnego
Telekomunikacja: zapewnij przyszłe bezpieczeństwo sieci 5G/6G dzięki długoterminowej odporności na szyfrowanie
Automatyka przemysłowa: ochrona oprogramowania sprzętowego i transmisji danych w połączonych ze sobą zakładach
Pojazd: Bezpieczna komunikacja V2X i aktualizacje oprogramowania sprzętowego OTA
Opieka zdrowotna: Ochrona danych pacjentów i sprzętu medycznego przez cały cykl życia sprzętu
Finanse: ochrona transakcji cyfrowych i inteligentnych systemów płatności przed zagrożeniami kwantowymi
Dzięki tej współpracy iWave i Xipwera zademonstrowały sprzętową implementację PQC, która nie tylko spełnia dzisiejsze standardy bezpieczeństwa, ale także przewiduje przyszłe wymagania dotyczące szyfrowania.