【導讀】隨著量子計算技術的突破性進展，傳統加密體系正面臨前所未有的安全挑戰。在"先收集，后解密"的新型攻擊模式日益猖獗的背景下，全球網絡安全標準正在經歷深刻重構——從商業國家安全算法套件（CNSA）2.0的升級，到零信任架構的普及，再到安全協議和數據模型（SPDM） 的完善，標志著密碼學領域即將迎來一場顛覆性的技術革命。這場變革不僅關乎算法更新，更將重新定義數字時代的信任基礎架構。
隨著量子計算技術的突破性進展，傳統加密體系正面臨前所未有的安全挑戰。在"先收集，后解密"的新型攻擊模式日益猖獗的背景下，全球網絡安全標準正在經歷深刻重構——從商業國家安全算法套件（CNSA）2.0的升級，到零信任架構的普及，再到安全協議和數據模型（SPDM） 的完善，標志著密碼學領域即將迎來一場顛覆性的技術革命。這場變革不僅關乎算法更新，更將重新定義數字時代的信任基礎架構。
傳統的硬件安全模型已經無法跟上這一不斷變化的形勢。面對全新的挑戰，我們不能停留在過去，現在所需的安全基礎架構要有良好的適應性、可互操作性以及韌性， 能夠隨著不斷變化的攻擊威脅和監管環境而發展。
FPGA作為信任根（RoT）的作用
FPGA正在改變硬件體系中信任根的含義。這些芯片為工程師和開發人員提供了動態且可重新配置的能力，而這是傳統的靜態芯片解決方案所不具備的。與這些靜態解決方案不同，FPGA具備以下優勢：
敏捷性。可在部署前進行編程，并在部署后重新編程，以支持不斷發展的標準和算法，而無需進行硬件更新。
●內置安全性。FPGA內置多種安全功能，包括安全啟動、證明和密鑰存儲。
●長期性。FPGA具有適應性強的特點，這使其成為可能隨時間不斷演變的長生命周期系統的理想選擇，適用于數據中心、通信、人工智能基礎設施等。不斷變化的攻擊威脅和后量子加密（PQC）等新解決方案也要求安全保護架構具備適應性，以滿足最新的需求。
萊迪思的FPGA器件，如全新的MachXO5-NX? TDQ系列，可作為系統信任根，將后量子加密等先進安全功能與FPGA的靈活性和處理能力相結合。這種硬件適應性與內置安全性的平衡，可以在系統從傳統安全方法過渡到準備應對后量子時代時，為其提供堅實的基礎。
利用FPGA構建新型信任架構
基于FPGA的“新型信任架構”集成了互補技術，從固件到云端提供多層安全保護。每一層都有助于強化下一層的保護，從而提供一個全面、可驗證且適應性強的安全模型。該架構的組成部分包括：
●實現后量子加密所需的平臺固件保護恢復（PFR）。固件是平臺安全的基礎，它初始化硬件并建立整個系統的信任鏈。對固件的攻擊尤其危險，因為它們在整個系統的操作系統（OS）之下運行，使得檢測和預防更加困難。
為了防范此類攻擊，AMI的Tektagon PFR框架利用基于FPGA的信任根來：
實施美國國家標準與技術研究院（NIST）SP 800-193標準，用于固件檢測、保護和恢復。
集成支持后量子加密的安全流程，使用ML-DSA/LMS和ML-KEM等算法來保護固件完整性。
支持混合簽名驗證和雙啟動工作流程，提供傳統和后量子加密雙重保護。
集成SPDM標準，支持可驗證的證明，并實現子系統之間完整性證據的實時交換。
以FPGA為基礎，此PFR解決方案提供了一個強大且可升級的安全基礎，能夠支持不斷發展的后量子加密算法，而無需用高昂的成本進行重新設計。
●量子隨機數生成器（QRNG）。作為每個密鑰、簽名和憑證的基礎，熵是所有密碼學工作的核心。由于傳統的偽隨機數生成器（PRNG）和真隨機數生成器（TRNG）依賴于確定性算法或可能存在偏差，因此它們無法保證真正可測試的不可預測性。另一方面，QRNG利用量子現象來生成真正可測量的隨機性和可驗證的熵。在后量子加密解決方案中，純正且可驗證的熵變得尤為重要，因為這些算法具有大型密鑰和多次簽名。在后量子加密中，熵是攻擊面，而QRNG則大幅減小了這一攻擊面。
Quside的QRNG模塊可直接在啟動和運行時集成到FPGA信任根中，確保安全密鑰生成和配置。這反過來又保證了可觀察和可驗證的隨機性的生成，以滿足零信任標準和后量子生態系統要求。
●固件可信平臺模塊。TPM是平臺信任的基石，支持安全啟動、證明、密鑰存儲和加密等功能。傳統TPM占用電路板空間、增加成本、容易引入新的攻擊向量，并使硬件系統的更新和供應鏈變得復雜化。
然而，像SecEdge SEC-TPM這樣的固件TPM（fTPM）可直接集成到FPGA信任根中，從而無需使用獨立芯片、釋放電路板空間，并通過將密鑰管理限制在一個芯片中來減少攻擊面。這有助于支持動態更新和策略執行，同時仍符合現有的TPM和安全標準。
為未來的信任架構奠定基礎
量子計算的興起、人工智能和機器學習解決方案的演進以及更先進安全框架的普及，要求工程師重新思考如何在硬件系統中建立和維護安全信任。通過結合實時適應性、韌性和全面的安全性，基于FPGA的“新型信任架構”為平臺安全提供了一個具有適應性、可測量且面向未來的基礎——無懼現在還是未來。
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