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現場可編程門陣列（FPGA）在當今的眾多技術中發揮著重要作用。從航空航天和國防到消費電子產品，再到關鍵基礎設施和汽車行業，FPGA在我們生活中不斷普及。與此同時對FPGA器件的威脅也在不斷增長。想要開發在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、客戶數據泄露和系統整體完整性所需的安全功能已經不可或缺。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-X? FPGA器件就是最好證明。

萊迪思Avant-X FPGA集成了許多先進的安全功能，旨在保護IP和器件免受未經授權的訪問和攻擊，同時又不在SWaP-C（尺寸、重量、功耗和成本）上做出妥協。以下是Avant-X FPGA中實現的一些關鍵安全特性：

1. 物理不可克隆功能（PUF）：Avant-X FPGA通常利用 PUF 技術為每個單獨的器件創建唯一的指紋。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行加密和解密，以保護它們在傳輸或存儲過程中免受攔截和未經授權的訪問。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，可以滿足各種市場的數據需求。

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）真實性。為了滿足這一需求，Avant-X提供了對稱認證（AES-GCM）以及各種非對稱方法，包括但不限于ECDSA（P384或P521）和RSA（2048和4096）。

4. 高速安全啟動：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）來實現安全啟動。這需要在應用配置位流之前對其進行加密身份驗證，防止篡改和任何未經授權的更改。在實現這一點的同時，Avant-X的配置速度比相同密度范圍的任何其他FPGA（包括具有“瞬時啟動”功能的FPGA）都快，這是該器件之所以領先行業的眾多原因之一。最大的Avant-X器件其安全可靠的啟動時間低于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，并且未經授權的實體無法訪問。

7. 安全調試：可以保護Avant-X FPGA上的調試接口，以防止未經授權的訪問。這包括將調試操作限制為授權用戶或器件，從而最大限度地降低被利用的風險。Avant-X器件上實現了幾種阻止、限制或臨時啟用（通過內部接口）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）。這使客戶可以將FPGA的一部分邏輯專用于硬核IP，而非用于保護IP的工具。Avant-X使用的所有加密核心都經過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）算法已經獲得認可，但目前還沒有發布正式的標準。對于像萊迪思這樣的企業來說，在芯片實現方案依賴已發布的標準。Avant-X分兩個階段應對這一挑戰。首先，它依賴于AES256-GCM（一種高密鑰強度對稱算法）作為其主要身份驗證模式（量子攻擊對RSA或ECDSA等非對稱算法特別有效）。其次，它還采用了一種前瞻性策略：雙啟動配置。初始配置將包含NIST批準的非對稱PQC算法和啟動加載代碼，并由已具備量子抗性的AES256-GCM提供保護。然后，啟動第二階段引導，加載用戶最終的FPGA設計。

隨著數字環境愈發危險，萊迪思Avant站在了安全領域的巔峰，配備了一系列創新功能，旨在幫助抵御最強大的威脅。通過強調加密、認證、防篡改、高速安全啟動和量子彈性，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。

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