Intel продемонстрировала чип Heracles, позволяющий выполнять вычисления с данными без их расшифровки

IT之家, 12 марта, сообщает: технологическое медиа Tom’s Hardware опубликовало вчера (11 марта) блог, в котором говорится, что на проходившей в прошлом месяце Международной конференции по твердотельным схемам (ISSCC) Intel продемонстрировала чип-ускоритель для полностью гомоморфного шифрования (FHE) под названием «Heracles».

IT之家 со ссылкой на материал в блоге пишет, что современные технологии шифрования обычно способны защищать данные только при хранении или передаче; после того как данные поступают в CPU или GPU, их необходимо расшифровать в открытый вид, что делает ядро вычислений крайне уязвимым для атак.

Чтобы закрыть этот пробел в безопасности, Intel выпустила ускоряющий чип Heracles, разработанный специально для полностью гомоморфного шифрования (FHE). Он может напрямую обрабатывать зашифрованные данные, выполняя вычисления при сохранении зашифрованного состояния и выводя зашифрованный результат, тем самым обеспечивая безопасность данных на протяжении всего жизненного цикла.

Полностью гомоморфное шифрование — это форма шифрования, которая позволяет выполнять вычисления непосредственно над зашифрованными данными; после расшифровки результат вычислений совпадает с результатом, который был бы получен при прямой работе с исходными данными. Это называют «Святым Граалем» в мире шифрования.

Heracles не является универсальным процессором x86: он не может запускать обычные операционные системы, а создан с нуля с радикальной перестройкой архитектуры под сложные математические требования FHE.

На конференции ISSCC Intel раскрыла, что частота работы этого чипа составляет 1.20 GHz. В ходе тестов с семью типичными рабочими нагрузками FHE скорость обработки достигала 1074–5547 раз по сравнению с 24-ядерным Intel Xeon W7-3455 (частота 2.50 GHz – 4.80 GHz).

Источник изображения: Intel

На уровне технической архитектуры Heracles использует 8192-канальный SIMD-модуль вычислений, который состоит из решётчатого массива 8×8, собранного из 64 пар магнитных плиток (Tile-pairs). Каждая магнитная плитка включает арифметические блоки, оптимизированные специально под модульное сложение, модульное вычитание, модульное умножение и преобразование в теории чисел (NTT).

Чтобы обеспечить поддержку массивного потока данных, Intel оснастила чип 48GB видеопамяти HBM3; внутренняя пропускная способность достигает нескольких TB/s. Кроме того, чип имеет встроенную 64MB временную память (Scratchpad) и крупный банк регистров, чтобы данные с крайне низкой задержкой находились рядом с вычислительными ядрами.

Судя по параметрам, площадь чипа Heracles составляет 197 mm. Он производится с использованием продвинутого техпроцесса Intel 3. Пиковая производительность при выполнении операций типа «Butterfly primitives» достигает 29.5 TOPS, а при модульных вычислениях — 9.8 TOPS.

Из-за потребностей в охлаждении, обусловленных высокой степенью интеграции и высокой производительностью, текущая мощность чипа составляет около 176W, а для охлаждения используется решение с жидкостным охлаждением. На данный момент Heracles устанавливается в стандартные серверы в виде ускорителя PCIe; он поддерживает различные популярные схемы FHE, включая BGV, BFV и CKKS.