iWave의 Agilex™ 5 시스템 온 모듈을 통해 양자 공격 내성 임베디드 시스템 구축

양자 컴퓨터 기술이 발전함에 따라 기존 암호화 방법에 대한 전례 없는 문제가 제기되고 있습니다. 한때 안전하다고 간주되었던 RSA 및 ECC와 같은 알고리즘은 이를 몇 초 내에 깨뜨릴 수 있는 양자 공격에 곧 취약해 질 수 있습니다. 이러한 변화는 양자 시대에도 데이터를 보호하도록 설계된 새로운 암호 알고리즘 계층인 포스트 양자 암호(PQC)로의 전환을 요구합니다.

FPGA 및 임베디드 컴퓨팅 플랫폼의 선도업체인 iWave Global은 이러한 진화의 긴급성을 인식하고 Xiphera와의 파트너십을 통해 Altera 기반의 iWave Agilex™ 5 시스템 온 모듈(SoM)에 양자 안전 암호 기능을 제공하고 있습니다. Xiphera는 핀란드 기반의 하드웨어 수준 보안 IP 전문 업체입니다.

Agilex™ 5의 Xiphera xQlave®로 포스트 양자 보안 실현

Xiphera의 xQlave® 제품군은 FPGA 하드웨어에 강력한 양자 보안 암호를 제공합니다. 이 제품군은 키 캡슐화 메커니즘(ML-KEM) 및 디지털 서명 알고리즘(ML-DSA)을 비롯한 NIST 표준화 PQC 알고리즘을 구현하여 기존 공격 및 양자 공격 모두에 대한 장기적인 보안을 보장합니다.

이번 협력을 통해 iWave는 Xiphera의 xQlave® IP 코어를 Agilex™ 5 SoM에 성공적으로 통합하여, FPGA 패브릭 내에서 키 교환 및 디지털 서명과 같은 실시간 하드웨어 가속 PQC 작동을 실현합니다. 그 결과 저지연, 부채널 공격 내성을 갖춘 암호 솔루션이 구현되어 임베디드 시스템을 미래의 양자 위협으로부터 안전하게 보호할 수 있습니다.

구현 주요 사항

이 PQC 구현은 iWave의 Agilex™ 5 플랫폼에서 Xiphera의 ML-KEM(Kyber) 및 ML-DSA(Dilithium) IP 코어를 활용합니다.

그림 1: iWave의 Agilex™ 5 SoM(이미지 출처: iWave)

핵심적인 기술 역량에는 다음이 포함됩니다.

• ML-KEM 및 ML-DSA에 대한 NIST 사양 준수
• 타이밍 기반 부채널 공격에 대한 보호
• 초당 수천 개의 암호 작동을 실행하는 고성능 제공
• 표준 임베디드 인터페이스를 통한 손쉬운 통합

데모 설정

데모 환경은 Linux 랩톱에 연결된 Altera Agilex™ 5 기반 iWave FPGA 기판으로 구성됩니다(그림 2). FPGA는 시스템 통신을 관리하는 소프트 코어 RISC-V 프로세서와 함께 Xiphera ML-KEM, ML-DSA, TRNG IP 코어를 실행합니다. 암호 작동(키 캡슐화 및 디지털 서명)은 FPGA에서 직접 수행되며 양자 공격 내성 보안을 실시간으로 보여줍니다.

FPGA 장치: A5ED065BB32AE5SR0

그림 2: Altera Agilex™ 5 기반 iWave FPGA 기판이 Linux 랩톱에 연결된 데모 설정(이미지 출처: iWave)

PQC에 iWave의 Agilex™ 5 SoM을 선택해야 하는 이유

Agilex™ 5 E 계열을 기반으로 하는 iW-RainboW-G58M 시스템 온 모듈(그림 3)은 속도와 보안을 모두 요구하는 고성능 임베디드 응용 분야를 위해 설계되었습니다. SoM에는 다음이 포함되어 있습니다.

• B32A 패키지의 Agilex™ 5 E 계열 FPGA
• 2GB LPDDR4(HPS용) 및 듀얼 2GB LPDDR4(FPGA 패브릭용)
• 16GB eMMC(확장 가능) 및 1Gb QSPI 구성 플래시
• 최대 28Gbps 트랜시버 24개
• 최대 656,080개 논리 셀
• PCIe Gen4, DDR4, 2.5G 이더넷 PHY 연결
• 내장된 보안 부트, 하드웨어 신뢰점, 암호화 비트스트림 보호

그림 3: Agilex™ 5 기반 iWave FPGA SoM(이미지 출처: iWave)

크기가 60mm x 70mm에 불과한 이 콤팩트한 모듈은 전체 Agilex™ 5 SoC FPGA E 계열 제품군을 지원하며 여기에는 그룹 A(A5E065A/052A/043A/028A/013A)와 그룹 B(A5E065B/052B/043B/028B/013B/008B) 장치가 모두 포함되어 있습니다.

이 SoC는 듀얼 Arm® Cortex®-A76 및 듀얼 Cortex®-A55 프로세서를 통합하고, AI Tensor를 지원하는 DSP 블록과 결합되어 차세대 암호 워크로드에 적합한 성능과 전력 효율을 균형 있게 제공합니다.

Agilex™ 5에 대한 PQC 실제 응용 사례

Agilex™ 5 SoM에 PQC를 통합하면 여러 산업 전반에 걸쳐 양자 공격 내성 시스템 설계의 가능성이 열립니다.

• 방위 및 항공 우주: 기능 수행에 필수적인 커뮤니케이션 및 위성 링크 보호
• 텔레커뮤니케이션: 장기적 암호 복원력을 통해 미래형 5G/6G 네트워크 구현
• 산업 자동화: 커넥티드 공장에서 펌웨어 및 데이터 전송 보호
• 자동차: 보안 V2X 커뮤니케이션 및 OTA 펌웨어 업데이트 보장
• 헬스케어: 전체 작동 수명 주기에 걸쳐 환자의 데이터 및 의료 장치 보호
• 금융: 양자 위협으로부터 디지털 거래 및 스마트 결제 시스템 보호

이 파트너십을 통해 iWave와 Xiphera는 오늘날의 보안 기준을 충족할 뿐만 아니라 미래의 암호 요구 사항을 예측하는 하드웨어 기반의 PQC 구현을 선보였습니다.

장기적 신뢰성 및 설계 지원

iWave는 시스템 온 모듈에 대해 10년 이상의 제품 수명을 보장하여, 산업 및 방위 응용 분야를 위한 설계 연속성을 지원합니다. 개발자에게는 캐리어 카드 설계, 열 검증, 생산 통합을 위한 ODM 설계 서비스와 함께 포괄적인 문서, BSP, 소프트웨어 드라이버가 제공됩니다.

이러한 헌신을 통해 OEM은 시제품 제작부터 생산까지 양자 보호 임베디드 플랫폼 배포를 가속화할 수 있습니다.

iWave는 FPGA 기반 시스템 온 모듈(SoM) 및 ODM 설계 서비스를 제공하는 글로벌 업체로, 고객이 산업, 의료, 자동차, 방위 시장에서 차세대 솔루션을 실현할 수 있도록 합니다. FPGA 설계, AI 가속화, 보안 임베디드 컴퓨팅에 대한 깊은 전문 지식을 통해 iWave는 제품 개념을 신뢰할 수 있는 생산 지원 시스템으로 전환하는 데 도움을 줍니다.

자세한 내용을 보려면 www.iwave-global.com을 방문하거나 mktg@iwave-global.com을 통해 문의해 주세요.