王豪杰：PHYSec安全加密技术及在智算中心的应用

研报摘要

场景与安全需求

• 全球网络安全态势：网络攻击频繁，尤其是针对个人与组织的数据攻击。各国纷纷出台网络安全法规，如中国、英国、德国及欧盟等。
• 智算中心安全挑战：在AI训练与推理过程中，数据传输、存储与交互面临泄露、窃听等风险。

现有技术分析

• CLOS组网：满足大规模数据转发需求，但在实现端到端安全加密时面临高开销和静态时延增加的问题。
• MACSec：减少管控复杂度和静态时延，但增加带宽开销，并要求硬件升级。
• RDMASec/IPSec：提供安全性但带来较大的带宽开销和静态时延增加，且需要服务器硬件支持。

PHYSec技术思路

• 新层次加密：探索在以太网物理层实现加密，解决现有技术的性能瓶颈。
• 加密方案：
  • 基于码块加密（L1.5层）：在PHY芯片内部实现加密/解密，不占用设备CPU资源。
  • 基于比特流加密（L1层）：在光模块内部实现加密，同样不占用主设备资源。
• 技术优势：提供高吞量、低开销、低时延的安全加密功能，且易于部署。
• 兼容性与互通性：遵循IEEE 802.3标准，确保与现有网络系统的兼容与互通。

总结与展望

• 目标：在以太网物理层实现一种低开销、低时延、易配置和易部署的数据安全方案，以满足智算中心对安全性和效率的需求。
• 解决方案：通过定义新加密策略、优化帧结构和协议，与生态系统合作，开发适用于不同场景的PHYSec技术方案。
• 挑战与机遇：面对技术实现、成本控制、性能优化等方面的挑战，同时寻求创新机会，推动智算中心安全性的提升。

通过上述分析，中国移动研究院聚焦于解决智算中心的数据安全问题，提出了基于以太网物理层的新一代安全加密技术（PHYSec）作为解决方案，旨在提供低时延、高吞吐量的安全保障，同时兼顾成本和部署便利性。这一技术路线图展示了从现有技术挑战到创新解决方案的发展路径，为智算中心的安全防护提供了前瞻性的视角。