إنتل تعرض شريحة Heracles، مما يسمح بالحسابات على البيانات دون الحاجة لفك التشفير

تخبر IT之家 في 12 مارس أن الوسيلة الإعلامية التقنية Tom’s Hardware نشرت أمس (11 مارس) مقالةً أوردت فيها أنه خلال مؤتمر الدارات المتكاملة للدوائر الصلبة الدولي (ISSCC) الذي عُقد في الشهر الماضي، عرضت إنتل شريحة تسريع للـتشفير المتماثل الكامل (FHE) تحمل اسم “Heracles”.

وبحسب IT之家 نقلاً عن المقال، عادةً ما تستطيع تقنيات التشفير الحديثة حماية البيانات أثناء التخزين أو النقل فقط، بينما يجب فك تشفير البيانات إلى نص صريح بعد دخولها إلى وحدة المعالجة المركزية CPU أو وحدة معالجة الرسوميات GPU، ما يجعل جوهر عمليات الحوسبة عُرضة للغاية للهجمات.

ولسد فجوة الأمان هذه، طرحت إنتل شريحة التسريع Heracles، وهي مصممة خصيصًا لتقنية التشفير المتماثل الكامل (FHE)، وتستطيع التقاط بيانات مشفّرة مباشرة، وإجراء الحساب مع الحفاظ على حالة التشفير ثم إخراج نتيجة مشفّرة، بما يضمن أمان البيانات طوال دورة حياتها بالكامل.

التشفير المتماثل الكامل هو شكل من أشكال التشفير يسمح بإجراء الحساب مباشرةً على البيانات المشفّرة، وتكون النتيجة بعد فك التشفير متطابقة مع نتيجة الحساب عند التعامل مباشرةً مع البيانات الأصلية، ويُشار إليه على أنه “الكأس المقدّس” في عالم التشفير.

لا تُعد Heracles معالجًا عامًا من نوع x86، ولا يمكنها تشغيل نظام تشغيل عادي، بل إنها مُعاد هيكلتها بالكامل لتلبية المتطلبات الرياضية المعقدة لتقنية FHE.

وكشفت إنتل في مؤتمر ISSCC أن تردد تشغيل هذه الشريحة يبلغ 1.20 GHz. وفي اختبارات حمل نمطية سبعة لعمل أحمال FHE، وصلت سرعة المعالجة إلى 1074 مرة إلى 5547 مرة مقارنةً بمعالجات إنتل زيون W7-3455 ذات 24 نواة (تردد التشغيل 2.50 GHz - 4.80 GHz).

المصدر: صور من إنتل

على مستوى البنية التقنية، تستخدم Heracles محرك حساب SIMD مكوّنًا من 8192 مسارًا، يتكوّن من شبكة مصفوفة من نوع 8×8 مكوّنة من 64 زوجًا من البلاطات (Tile-pairs). يدمج كل بلاطة وحدات حسابية مُحسّنة خصيصًا لعمليات الجمع بالتعديل (mod add) والطرح بالتعديل (mod subtract) والضرب بالتعديل (mod multiply) وتحويلات النظرية العددية (NTT).

ولإسناد تدفق البيانات الهائل، زوّدت إنتل هذه الشريحة بذاكرة مرنة HBM3 بسعة 48GB، ويصل عرض النطاق الداخلي إلى عدة TB/s. إضافة إلى ذلك، تحتوي الشريحة على 64MB من ذاكرة التخزين المؤقت (Scratchpad) ومجموعة كبيرة من السجلات، لضمان أن يتم إحضار البيانات إلى جوهر الحساب بأقل زمن تأخير ممكن.

ومن ناحية معلمات المواصفات، تبلغ مساحة شريحة Heracles 197 مم، وتُصنّع باستخدام عقدة تصنيع Intel 3 المتقدمة؛ وتصل أداؤها الأقصى إلى 29.5 TOPS عند تنفيذ عمليات التحويل على شكل فراشة (Butterfly primitives)، وإلى 9.8 TOPS في عمليات الحساب بالوحدات (mod operations).

وبسبب متطلبات التبريد الناتجة عن التكامل العالي والأداء العالي، يبلغ استهلاك طاقة هذه الشريحة حاليًا حوالي 176W، وتستخدم حلاً للتبريد بالماء. يتم تركيب Heracles حاليًا على هيئة بطاقة تسريع PCIe داخل خوادم قياسية، وتدعم مجموعة متنوعة من مخططات التشفير الشائعة في FHE مثل BGV وBFV وCKKS.