A Intel apresenta o chip Heracles, permitindo que os dados sejam processados sem necessidade de decifração

IT之家, 12 de março, noticia que a media tecnológica Tom’s Hardware publicou ontem (11 de março) um artigo no blogue, no qual afirma que, na conferência internacional de circuitos semicondutores em estado sólido (ISSCC) realizada no mês passado, a Intel demonstrou um chip acelerador de cifra totalmente homomórfica (FHE) denominado “Heracles”.

O IT之家 cita o artigo, que explica que, na tecnologia criptográfica moderna, normalmente apenas os dados armazenados ou transmitidos conseguem ser protegidos; quando os dados entram no CPU ou GPU para processamento, têm de ser descodificados como texto em claro, o que torna o núcleo do cálculo extremamente vulnerável a ataques.

Para colmatar esta lacuna de segurança, a Intel lançou o chip acelerador Heracles, concebido especificamente para a cifra totalmente homomórfica (FHE), capaz de captar diretamente dados cifrados e, mantendo-os no estado cifrado, realizar cálculos e produzir o resultado cifrado, garantindo assim a segurança de todo o ciclo de vida dos dados.

A cifra totalmente homomórfica é uma forma de criptografia que permite realizar cálculos diretamente sobre dados cifrados; após a descodificação do resultado do cálculo, este coincide com o resultado obtido ao operar diretamente sobre os dados originais, sendo conhecida como o “Santo Graal” da criptografia.

O Heracles não é um processador x86 de uso geral, não consegue executar sistemas operativos comuns; em vez disso, devido às exigências matemáticas complexas da FHE, reestruturou completamente a arquitetura.

Na conferência ISSCC, a Intel revelou que a frequência de funcionamento do chip é de 1.20 GHz. Nos testes de desempenho em sete cargas de trabalho típicas de FHE, a velocidade de processamento atingiu 1074 a 5547 vezes a de um processador Intel Xeon W7-3455 de 24 núcleos (frequência de 2.50 GHz - 4.80 GHz).

Acima, fonte da imagem: Intel

Em termos de arquitetura técnica, o Heracles utiliza um motor de computação SIMD com 8192 vias, composto por uma matriz de grelha 8×8 formada por 64 pares de tiles (Tile-pairs). Cada tile integra unidades aritméticas otimizadas especificamente para operações de módulo somar, módulo subtrair, módulo multiplicar e transformações de teoria dos números (NTT).

Para suportar um enorme fluxo de dados, a Intel equipou este chip com 48GB de memória gráfica HBM3; a largura de banda interna atinge vários TB/s. Além disso, o chip inclui 64MB de memória temporária (Scratchpad) e um grande conjunto de registos, garantindo que os dados permaneçam muito próximos do núcleo de computação com uma latência extremamente baixa.

Pelos parâmetros de especificação, a área do chip Heracles é de 197 mm, fabricado no avançado nó de processo Intel 3; o seu desempenho de pico, ao executar operações tipo “borboleta” (Butterfly primitives), chega a 29.5 TOPS, e sob operações de módulo chega a 9.8 TOPS.

Devido às necessidades de dissipação de calor resultantes da elevada integração e do alto desempenho, a potência de funcionamento do chip é atualmente de cerca de 176W, e utiliza uma solução de arrefecimento por líquido para dissipar o calor. O Heracles está atualmente instalado em servidores padrão na forma de um cartão acelerador PCIe, suportando diversas soluções criptográficas FHE populares, como BGV, BFV e CKKS.