Intel представи мечтата на анонимите — чипа Heracles за работа с криптирани данни без декодиране

Intel за първи път показа чип за напълно хомоморфно криптиране (Fully Homomorphic Encryption, FHE), което се справя с задачи 5000 пъти по-бързо от класическите сървърни процесори. Това е ускорителят Heracles («Геракл»), създаден по поръчка на американските военни, за да се справи с хакерските заплахи от квантови компютри. «Геракл» ускорява обработката на напълно криптирана информация без каквото и да е декодиране, запазвайки конфиденциалността на всички етапи.

Напълно хомоморфно криптиране (Fully Homomorphic Encryption, FHE) представлява перспективна криптографска технология, която позволява извършването на произволни изчисления върху криптирани данни без необходимост от декодиране. Това решава основния проблем с доверието към облачните услуги и ИИ системите: данните остават напълно закрити за платформите дори по време на обработка. Въпреки това, основното препятствие за практическото приложение на FHE остава изключително ниската производителност на обикновените процесори и видеокарти.

По-подробно за „гадателната“ математика на напълно хомоморфното криптиране можете да прочетете в статията „Пълна хомоморфност — и никакво доверие!“ от нашия архив. Без да навлизаме в детайли, отбелязваме, че на обикновените CPU и GPU такива операции могат да бъдат хиляди до десетки хиляди пъти по-бавни в сравнение с работата с открити данни. Именно затова водещите компании и стартъпи активно разработват специализирани ускорители за FHE. Както и да го погледнем, анонимността винаги ще бъде търсена.

Чипът, получил името «Геракл», компанията Intel започна да разработва преди пет години. Преди конференцията ISSCC миналия месец малко се знаеше за него. Сега Intel е готова да споделя информация за него, тъй като конкурентите не спят и е важно да останеш видим. Според представителите на компанията, Heracles ускорява FHE изчисленията до 5000 пъти в сравнение с най-добрите сървърни процесори Intel Xeon (например, 24-ядерния Sapphire Rapids).

Чипът е произведен по най-съвременния 3-нм FinFET технологичен процес на компанията, с площ около 20 пъти по-голяма от конкуренцията в областта на FHE (повече от 200 мм² спрямо около 10 мм² при конкурентите) и работи в тясна връзка с два модула HBM по 24 ГБ всеки. Чипът и паметта са помещени под общ воден блок и се охлаждат с течен хладител. В цялост, изпълнението напомня на топ GPU, но решава различни задачи.

Архитектурата на „Херкулес“ представлява клетъчна структура, която свързва двойни изчислителни плочки с шина с пропускна способност 9,6 ТБ/с. Външната памет HBM с общ капацитет 48 ГБ се буферира от обща кеш-памет с капацитет 64 МБ за всички двойни плочки. Каналът за достъп до външната памет осигурява 819 ГБ/с. Подобни характеристики дори не са сънувани от най-мощните в момента графични ускорители.

В компанията твърдят, че Heracles е първият чип FHE, работещ „в мащаб“. С други думи, това не е лабораторна демонстрация, а решение, способно да изпълнява реални крупномасштабни задачи. В демонстрация на ISSCC, чипът обработи анонимен запитване към криптирана база данни на избиратели (функция за проверка на регистрацията на гласа) за 14 мкс вместо 15 мс на Xeon — разлика, която при проверка на 100 милиона бюлетини съкращава от 17 дни до 23 минути.

Публичното представяне на „Херкулес“ може да се интерпретира като важна стъпка в надпреварата за комерсиализация на хардуерни FHE платформи. Стартапи като Duality Technologies, Optalysys, Niobium Microsystems и други също активно предлагат своите решения, но Intel разчита на собствени водещи позиции в индустрията, които да подкрепят перспективната разработка. Ако технологията придобие широко приложение, това радикално ще промени подхода към поверителността в облачните изчисления, анализа на данни, машинното обучение и много други области, където в момента се налага жертването на конфиденциалността в името на скоростта на обработка.

Източник:

• IEEE Spectrum

Източник: 3dnews.ru