作者：萊迪思
現場(chǎng)可編程門(mén)陣列（FPGA）在當今的眾多技術(shù)中發(fā)揮著(zhù)重要作用。從航空航天和國防到消費電子產(chǎn)品，再到關(guān)鍵基礎設施和汽車(chē)行業(yè)，FPGA在我們生活中不斷普及。與此同時(shí)對FPGA器件的威脅也在不斷增長(cháng)。想要開(kāi)發(fā)在FPGA上運行（固件）的IP需要花費大量資源，受這些FPGA保護的技術(shù)也是如此。這使得FPGA成為IP盜竊或破壞的潛在目標。 防止IP盜竊、客戶(hù)數據泄露和系統整體完整性所需的安全功能已經(jīng)不可或缺。它們是許多FPGA應用的基礎，在某些地區有相應法律要求（例如，歐盟的GDPR、美國的HIPAA、英國的2018年數據保護法等）。輕松實(shí)現這種安全性是萊迪思的基本目標，其屢獲殊榮的中端FPGA平臺萊迪思Avant和萊迪思Avant-XFPGA器件就是最好證明。 萊迪思Avant-X FPGA集成了許多先進(jìn)的安全功能，旨在保護IP和器件免受未經(jīng)授權的訪(fǎng)問(wèn)和攻擊，同時(shí)又不在SWaP-C（尺寸、重量、功耗和成本）上做出妥協(xié)。以下是Avant-X FPGA中實(shí)現的一些關(guān)鍵安全特性：
1. 物理不可克隆功能（PUF）：Avant-X FPGA通常利用 PUF 技術(shù)為每個(gè)單獨的器件創(chuàng )建唯一的指紋。該指紋既用于生成和保護加密密鑰，也可用于驗證FPGA。所有這些都為基于硬件的可信根（HRoT）奠定了基礎。 2. 加密和解密：Avant-X FPGA支持對敏感數據和位流進(jìn)行加密和解密，以保護它們在傳輸或存儲過(guò)程中免受攔截和未經(jīng)授權的訪(fǎng)問(wèn)。Avant-X支持多種 AES加密強度（128/256）、多種模式（包括GCM）以及差分功耗分析保護，可以滿(mǎn)足各種市場(chǎng)的數據需求。 3. 身份驗證：任何安全平臺的基礎都是在使用前驗證數據（配置或用戶(hù)）真實(shí)性。為了滿(mǎn)足這一需求，Avant-X提供了對稱(chēng)認證（AES-GCM）以及各種非對稱(chēng)方法，包括但不限于ECDSA（P384或P521）和RSA（2048和4096）。 4. 高速安全啟動(dòng)：為確保僅將授權的配置加載到FPGA上，Avant-X器件利用PUF、身份驗證（ECDSA P521或RSA4096）和加密/解密（AES256/GCM）來(lái)實(shí)現安全啟動(dòng)。這需要在應用配置位流之前對其進(jìn)行加密身份驗證，防止篡改和任何未經(jīng)授權的更改。在實(shí)現這一點(diǎn)的同時(shí)，Avant-X的配置速度比相同密度范圍的任何其他FPGA（包括具有“瞬時(shí)啟動(dòng)”功能的FPGA）都快，這是該器件之所以領(lǐng)先行業(yè)的眾多原因之一。最大的Avant-X器件其安全可靠的啟動(dòng)時(shí)間低于60毫秒。 5. 防篡改功能：Avant-X FPGA集成了物理安全機制，用于檢測和響應篡改企圖。包括檢測物理入侵的傳感器，例如電壓和溫度變化，或通過(guò)JTAG探測器件。 6. 密鑰管理：Avant-X器件包括安全的密鑰存儲和管理功能。這可確保用于身份驗證、加密和其他安全功能的加密密鑰安全地（以黑盒形式）存儲在器件中，并且未經(jīng)授權的實(shí)體無(wú)法訪(fǎng)問(wèn)。 7. 安全調試：可以保護Avant-X FPGA上的調試接口，以防止未經(jīng)授權的訪(fǎng)問(wèn)。這包括將調試操作限制為授權用戶(hù)或器件，從而最大限度地降低被利用的風(fēng)險。Avant-X器件上實(shí)現了幾種阻止、限制或臨時(shí)啟用（通過(guò)內部接口）JTAG接口的方法。 8. 真隨機數生成器（TRNG）：Avant-X可以生成密鑰和唯一ID，提供符合NIST SP 800-90A/B/C標準的TRNG。 9. 安全通信：為了支持FPGA配置后系統中數據的安全傳輸，Avant-X可以使用所有安全硬核（擁有可擴展密鑰大小和模式）。這使客戶(hù)可以將FPGA的一部分邏輯專(zhuān)用于硬核IP，而非用于保護IP的工具。Avant-X使用的所有加密核心都經(jīng)過(guò)NIST CAVP驗證。 10. 量子敏捷性：考慮到量子計算機對加密系統的威脅迫在眉睫，建立針對此類(lèi)攻擊的抵御力和恢復方案十分必要。目前，盡管有幾種后量子計算（PQC）算法已經(jīng)獲得認可，但目前還沒(méi)有發(fā)布正式的標準。對于像萊迪思這樣的企業(yè)來(lái)說(shuō)，在芯片實(shí)現方案依賴(lài)已發(fā)布的標準。Avant-X分兩個(gè)階段應對這一挑戰。首先，它依賴(lài)于A(yíng)ES256-GCM（一種高密鑰強度對稱(chēng)算法）作為其主要身份驗證模式（量子攻擊對RSA或ECDSA等非對稱(chēng)算法特別有效）。其次，它還采用了一種前瞻性策略：雙啟動(dòng)配置。初始配置將包含NIST批準的非對稱(chēng)PQC算法和啟動(dòng)加載代碼，并由已具備量子抗性的AES256-GCM提供保護。然后，啟動(dòng)第二階段引導，加載用戶(hù)最終的FPGA設計。 隨著(zhù)數字環(huán)境愈發(fā)危險，萊迪思Avant站在了安全領(lǐng)域的巔峰，配備了一系列創(chuàng )新功能，旨在幫助抵御最強大的威脅。通過(guò)強調加密、認證、防篡改、高速安全啟動(dòng)和量子彈性，萊迪思Avant為那些以安全性和可信度為生命力得應用提供了可靠的防御能力。在為確保數據安全而不懈的斗爭中，萊迪思Avant將成為守護數字前沿的終極戰友。 如需了解更多關(guān)于萊迪思Avant-X FPGA和安全解決方案如何幫助您增強和保持網(wǎng)絡(luò )彈性的信息，請立即聯(lián)系我們的團隊。 |
