Intel демонструє чіп Heracles, що дозволяє обчислювати дані без їх розшифрування

IT之家 12 березня повідомляє, технологічне медіа Tom’s Hardware вчора (11 березня) опублікувало допис у блозі, у якому повідомляється, що на Міжнародній конференції з твердотільних схем (ISSCC), яка відбулася в минулому місяці, Intel продемонструвала повністю гомоморфний криптографічний (FHE) прискорювальний чип під назвою «Heracles».

Як зазначає IT之家, посилаючись на опис у блозі, сучасні технології шифрування зазвичай можуть захищати лише дані під час зберігання або передавання; після того як дані потрапляють у CPU або GPU для обробки, їх потрібно розшифрувати у відкритий текст, що робить основний обчислювальний етап надзвичайно вразливим до атак.

Щоб закрити цю прогалину в безпеці, Intel представила чип-акселератор Heracles, спеціально розроблений для повністю гомоморфного шифрування (FHE). Він може напряму приймати зашифровані дані, виконувати обчислення, зберігаючи їх у зашифрованому стані, та виводити зашифрований результат, тим самим забезпечуючи безпеку даних протягом усього життєвого циклу.

Повністю гомоморфне шифрування — це форма шифрування, яка дозволяє виконувати обчислення безпосередньо над зашифрованими даними; після розшифрування результат обчислень збігається з результатом, який було б отримано при прямій обробці початкових даних. Його називають «Святим Граалем» криптографічного світу.

Heracles не є універсальним процесором x86, він не може запускати звичайні операційні системи, натомість його архітектуру повністю перебудовано з урахуванням складних математичних вимог FHE.

На ISSCC Intel розкрила, що частота роботи цього чипа становить 1.20 GHz. У семи типових тестах робочих навантажень FHE швидкодія досягає 1074—5547 разів порівняно з 24-ядерним процесором Intel Xeon W7-3455 (частота 2.50 GHz - 4.80 GHz).

Вище зображення: Intel

На рівні технічної архітектури Heracles використовує 8192-канальний SIMD-двигун обчислень, який складається з сітки 8×8, утвореної 64 парами «тайлів» (Tile-pairs). Кожен тайл інтегрує арифметичні блоки, оптимізовані спеціально для модульного додавання, модульного віднімання, модульного множення та перетворення в теорії чисел (NTT).

Щоб підтримувати надвисокий потік даних, Intel оснастила цей чип 48GB відеопам’яті HBM3; внутрішня пропускна здатність досягає кількох TB/s. Крім того, чип має вбудовану 64MB тимчасову пам’ять (Scratchpad) і великий банк регістрів, щоб дані могли з мінімальною затримкою знаходитися поруч із обчислювальним ядром.

За параметрами площа чипа Heracles становить 197 mm; він виготовляється на передовузловому техпроцесі Intel 3. Його пікова продуктивність під час виконання обчислень «метеликоподібних» перетворень (Butterfly primitives) досягає 29.5 TOPS, а в режимі модульних операцій — 9.8 TOPS.

Через потреби в охолодженні, спричинені високою мірою інтеграції та продуктивністю, поточне енергоспоживання цього чипа становить приблизно 176W, а для охолодження використовується рішення з рідинним охолодженням. Наразі Heracles встановлюється у стандартних серверах у вигляді прискорювальної PCIe-карти, підтримує різні популярні схеми FHE шифрування, зокрема BGV, BFV та CKKS.