Intel trình diễn chip Heracles, cho phép tính toán dữ liệu mà không cần giải mã

IT之家 3 月 12 日消息, truyền thông công nghệ Tom’s Hardware hôm qua (ngày 11 tháng 3) đã đăng một bài viết, cho biết tại Hội nghị mạch tích hợp thể rắn quốc tế (ISSCC) được tổ chức vào tháng trước, Intel đã trưng bày một chip tăng tốc mã hóa đồng cấu hoàn toàn (FHE) có tên “Heracles”.

IT之家 dẫn lại nội dung bài viết cho biết, các công nghệ mã hóa hiện đại thường chỉ có thể bảo vệ dữ liệu khi lưu trữ hoặc truyền tải; dữ liệu khi đi vào CPU hoặc GPU để xử lý thì phải được giải mã về dạng bản rõ, điều này khiến cho phần tính toán cốt lõi cực kỳ dễ bị tấn công.

Để lấp đầy lỗ hổng an ninh này, Intel đã cho ra mắt chip tăng tốc Heracles, được thiết kế chuyên cho mã hóa đồng cấu hoàn toàn (FHE). Chip có thể trực tiếp nạp dữ liệu đã được mã hóa, hoàn thành tính toán trong khi vẫn giữ nguyên trạng thái mã hóa và xuất ra kết quả cũng ở dạng mã hóa, từ đó đảm bảo an toàn cho dữ liệu trong suốt toàn bộ vòng đời.

Mã hóa đồng cấu hoàn toàn là một hình thức mã hóa, cho phép thực hiện tính toán trực tiếp trên dữ liệu đã mã hóa. Kết quả tính toán sau khi giải mã sẽ giống với kết quả khi thao tác trực tiếp trên dữ liệu gốc, được gọi là “chén thánh” của giới mã hóa.

Heracles không phải là bộ xử lý x86 đa dụng; nó không thể chạy hệ điều hành thông thường, mà là được thiết kế lại triệt để kiến trúc để đáp ứng nhu cầu toán học phức tạp của FHE.

Intel tại hội nghị ISSCC cho biết, tần số hoạt động của chip là 1.20 GHz. Trong bảy bài kiểm thử tải điển hình của FHE, tốc độ xử lý đạt từ 1074 lần đến 5547 lần so với bộ xử lý Intel Xeon W7-3455 (tần số 2.50 GHz - 4.80 GHz).

Nguồn ảnh trên đây: Intel

Về mặt kiến trúc kỹ thuật, Heracles sử dụng động cơ tính toán SIMD 8192 luồng, được tạo thành từ một lưới mảng 8×8 gồm 64 cặp tile-pairs. Mỗi tile tích hợp các đơn vị tính toán được tối ưu riêng cho phép biến đổi mô- cộng, mô-trừ, mô-nhân và biến đổi số học (NTT).

Để hỗ trợ thông lượng dữ liệu khổng lồ, Intel trang bị cho chip bộ nhớ đồ họa HBM3 48GB, băng thông nội bộ lên tới vài TB/s. Ngoài ra, chip còn tích hợp bộ nhớ tạm (Scratchpad) 64MB và một cụm thanh ghi lớn, nhằm đảm bảo dữ liệu có thể ở rất gần lõi tính toán với độ trễ cực thấp.

Theo thông số kỹ thuật, diện tích chip Heracles là 197 mm, sử dụng nút quy trình Intel 3 tiên tiến để sản xuất. Hiệu năng đỉnh khi thực thi các phép toán butterfly primitives đạt 29.5 TOPS, trong khi các phép toán mô đạt 9.8 TOPS.

Do nhu cầu tản nhiệt xuất phát từ mức độ tích hợp cao và hiệu năng cao, hiện tại mức tiêu thụ điện năng của chip khoảng 176W và sử dụng giải pháp làm mát bằng chất lỏng để tản nhiệt. Heracles hiện được lắp đặt dưới dạng card tăng tốc PCIe trong các máy chủ tiêu chuẩn, hỗ trợ nhiều giải pháp mã hóa FHE phổ biến như BGV, BFV và CKKS.