值得信賴的云計算

網絡安全和數據保隱私挑戰是云計算得到廣泛采用的主要障礙。因為云基礎架構在不同程度上一直是一種開放和共享資源，它也成了內外部人員惡意攻擊的對象。而且今天在共享資源上執行特定計算或存儲敏感數據帶來的安全影響讓云計算難以成為關鍵應用的選擇。在當前的云平臺和基礎設施中都已經觀察到旁路攻擊、身份綁架和惡意代碼分配。值得信賴的云計算解決方案可以避免這些問題，因此對實現任何人能夠隨時隨地使用的定制化云計算而言十分重要。

采用基于云的 IaaS 的可重配置硬件部件可以擴大云計算的使用和定制化水平，還能增強相對于軟件解決方案的安全性。從設計上說，FPGA 器件與云端傳統使用的軟件解決方案相比能提供明顯面積更小、防御更周密的攻擊面。基于 FPGA 的云計算基礎架構的設計人員能夠讓安全性滿足要挖掘云的全部潛力，為今天熟悉技術的用戶提供服務，需要能夠發揮可擴展、定制化計算、聯網和存儲資源集的作用的新業務模式。

云系統架構的最高設計標準。下列因素有利于值得信賴的硬件增強型云計算。

防范篡改的硬件安全原語和保護FPGA 提供物理不可克隆功能 (PUF) 等特定安全特性，可作為為每個電路提供唯一標識符的關鍵存儲的替代機制。FPGA 也適用于實現創建加密密鑰所需的真隨機數生成器 (TRNG)。

加密算法的硬件實現高級加密標準 (AES) 和橢圓曲線密碼算法 (ECC) 就是在硬件中執行的加密算法的例子。這些算法的加密原語（旋轉、與或運算等）與 CPU 上的順序軟件執行相比，更適合于部署在 FPGA 硬件中。例如 AES 就可以分解為一套順序執行的階段或步驟，每個階段內部分解為一個基本運算循環。這些循環通過使用并行執行在硬件上展開，可以以更快的速度運行。此外，步驟可以流水線化來提高性能。這些技術優化了硬件中的加密算法的綜合。

隨時數據保密（移動中數據、使用中數據和閑置中數據）在開發安全解決方案時性能降低是一個關鍵性的問題。硬件解決方案相對于軟件解決方案更具優勢，原因是硬件能夠在基本沒有開銷的情況下完成低時延數據加密和解密。通過這種方法，應用通過云管理的一切信息都能夠以加密方式發送、接收和存儲，例如用加密文本取代明文文本，防止其受到網絡攻擊。

硬件防火墻硬件安全模塊能過濾所有通過系統通信總線的數據，加強數據抵御特定類型攻擊的耐受力。

數字簽名硬件方法還支持用戶認證和可驗證的認證和證書管理，從而實現可信根 (RoT)。

其他優勢

行業用例說明了基于硬件的云解決方案如何支持安全、高性能和靈活性等關鍵屬性。這包括 Google Project Vault。該項目把在硬件中綜合的加密計算嵌入到微型 SD 設備中。微軟的 Azure SmartNIC 基于 FPGA，用于在服務器中從 CPU 卸載軟件定義的聯網功能。微軟的 Catapult Project 則借助 FPGA 技術加快 Bing 搜索引擎的速度。Bitfusion 的 Cloud Adaptor 項目讓開發人員得以在云中使用 FPGA。FPGA 技術已經可用于證明數據中心服務器中的神經可塑性云計算概念。賽靈思 Kintex? UltraScale? FPGA 和賽靈思 Zynq? Ultrascale+? MPSOC 器件系列都是有效的例子。

其他有利于基于 FPGA 的云計算基礎架構的因素有：

可擴展性云計算通過發揮數據中心的規模經濟，正在帶來明顯的成本節約。基于 FPGA 的云計算解決方案的擴展遠遠比基于 CPU 和 GPU 的解決方案容易。

低功耗 在數據中心環境中，與原始性能相比更重要的是性能功耗比。數據中心要求高性能，但這種高性能的功耗特性應不超越數據中心服務器的要求的限值。與市場上的其他替代方案相比基于 FPGA 的解決方案能提供高得多的性能功耗比。很明顯，最大化性能功耗比是提高數據中心可靠性和控制運營成本的必備要求。

環境友好性 延伸降低功耗的優勢，基于 FPGA 的云計算正在興起，成為降低計算的碳排放的必行之道。

冗余通過使用 FPGA 技術管理異構硬件資源，開發人員得以綜合出滿足特定冗余要求的定制解決方案。

IT 服務的用戶對下列要求缺一不可：移動性、連接性、對信息的即時訪問、立即得到計算結果和設計安全。云計算為企業提供了把任務從他們的本地基礎架構移到遠程經優化的計算集群的手段。要挖掘云的全部潛力，為今天熟悉技術的用戶提供服務，需要能夠發揮可擴展、定制化計算、聯網和存儲資源集的作用的新業務模式，從而為所有的客戶創造價值。

神經可塑性云計算在配備異構資源的精細粒度FPGA器件之上將高性能架構和受信任計算架構融為一體，能改善計算的能力、靈活性和安全性。硬件神經可塑性通過為云端已確立的連接和移動特性添加個性化、個人定制計算功能，掀起人們開展業務方式的革命。

從利益相關方正在積極采取的行為來衡量，可重配置硬件技術迅速融合到云端并不遙遠。運行在數據中心服務器 CPU 上的軟件代碼與直接在硬件中處理的應用關鍵環節的結合，將實現為最終用戶帶來顯著競爭優勢的技術差異化。