量子コンピューティングの進歩に伴い、従来の暗号化方式に対して前例のない課題が生じています。 RSA や ECC など、かつて安全だと考えられていたアルゴリズムはすぐに脆弱になり、量子攻撃を受けると数秒で解読される可能性があります。この新たな現実により、後方量子暗号 (PQC) への移行が必要になります。これは、量子時代でもデータの安全性を確保するように設計された新しい種類の暗号アルゴリズムです。
この進化の緊急性を認識し、FPGA および組み込みコンピューティング プラットフォームのリーダーである iWave Global は、ハードウェア レベルのセキュリティ IP のフィンランドの専門家である Xiphera と提携し、iWave の Agilex ™ Quantum セキュリティ暗号化サポートがシステム レベル モジュール (SoM) (アルテラ対応) で提供されます。
Agilex ™ Xipwera xQfor 5 ® 実装後の量子セキュリティ
XQof Xipwera ® 製品ラインは、FPGA ハードウェアに強力な量子セキュリティ暗号化機能をもたらします。 ML-KEM (キー カプセル化メカニズム) および ML-DSA (デジタル署名アルゴリズム) を含む NIST 標準化された PQC アルゴリズムを実装し、従来の攻撃と量子攻撃の両方に対する長期的なセキュリティを確保します。
この協力を通じて、iWave は、Agile™ SoM に統合された Xiphera の xQlift ® IP カーネルの変換に成功し、鍵交換やデジタル署名などのリアルタイムのハードウェア アクセラレーションによる PQC 操作を FPGA 構造で直接実現します。これにより、低遅延でサイドチャネル耐性のある暗号化ソリューションが実現し、組み込みシステムが将来の量子脅威に耐えられるようになりました。
ハイライトを実現
PQC は、iWave™ の Agilex を介して、Xiphera の ML-KEM (Kyber) および ML-DSA (Dilitisum) IP コアを使用してプラットフォーム 5 (図 1) に実装されます。
iWave の Agilex™ 5 SoM
図 1: iWave ™ SoM のアジャイル (画像出典: iWave)
コアとなる技術能力には次のものが含まれます。
ML-KEM および ML-DSA の NIST 仕様との互換性
時系列に基づいたサイドチャネル攻撃の防止
1 秒あたり数千回の暗号化操作に対応する高いパフォーマンス
標準の組み込みインターフェースによる簡単な統合
デモ環境のセットアップ:
デモ環境には、Linux ラップトップに接続された Altera Agilex ベースの iWave FPGA ボードが含まれています (図 2)。 FPGA は、Xippera ML-KEM、ML-DSA、TRNG IP コアと、システム通信を管理するソフトコア RISC-V プロセッサを実行します。暗号化操作（鍵のカプセル化とデジタル署名）はFPGA上で直接実行され、量子攻撃に対する安全性をリアルタイムで示します。
FPGA デバイス: A5ED065BB32AE5SR0
Linux ラップトップに接続された Altera Agilex ™ 5 ベースの iWave FPGA ボードを使用したデモのセットアップ
図 2: デモ環境は ™ によって作成されました。5 つの iWave FPGA ボードが Linux ラップトップに接続され、組み立てられています。画像出典：iWave)
iWave ™ に Agile を選ぶ理由 PQC の実現には SoM が使用されます
IW-RainboW-G58M システムレベル モジュール (図 3) は、速度と安全性の両方を必要とする高性能組み込みアプリケーション向けに設計された Agilex ™ E シリーズに基づいています。 SoM には以下が含まれます。
B32A™ E シリーズ FPGA でカプセル化されたアジャイル
GB LPDDR4 (HPS 用) およびデュアル 2 GB LPDDR4 (FPGA アーキテクチャ用)
GB eMMC (スケーラブル) および 1 Gb QSPI コンフィギュレーション フラッシュ
最大 28 Gbps のトランシーバー
最大656080の論理ユニット
PCIe Gen4、DDR4、および 2.5 G イーサネット PHY 接続
内蔵セキュリティブートストラップ、ハードウェアトラストルート、暗号化ビットストリーム保護
Agilex ™ 5 ベースの iWave FPGA SoM
図 3: Agilex ベース ™ IWave FPGA SoM for 5 (画像出典: iWave)
このコンパクトなモジュールはわずか 60 mm x 70 mm で、グループ A (A5E065A/052A/043A/028A/013A) およびグループ B (A5E065B/052B/043B/028B/013B/008B) デバイス バリアントを含む Agilex ™ SoC FPGA E シリーズ デバイスをサポートします。
Gg SoC は、デュアル Arm ® Cortex ®- A76 および Dual Cortex ®- A55 プロセッサーと、AITensor をサポートする DSP ブロックを統合し、パフォーマンスとエネルギー効率のバランスをとり、次世代の暗号化ワークロードに最適です。
Agilex™ PQCの実用化
At Agilex ™ SoM 上の統合 PQC は、複数の業界にわたる量子セキュリティ システム設計への扉を開きます。
防衛および航空宇宙: ミッションクリティカルな通信と衛星リンクのセキュリティの確保
電気通信: 長期的な暗号化復元力を備えた 5G/6G ネットワークに将来のセキュリティを提供
産業オートメーション: 相互接続されたプラントにおけるファームウェアとデータ転送の保護
車両: 安全な V2X 通信と OTA ファームウェアのアップデート
ヘルスケア: 機器の運用ライフサイクル全体を通じて患者データと医療機器を保護するため
金融: デジタル取引とインテリジェントな決済システムを量子の脅威から保護
この協力を通じて、iWave と Xipwera は、今日のセキュリティ ベンチマークを満たすだけでなく、将来の暗号化要件も予測するハードウェア ベースの PQC 実装を実証しました。