FPGA服务器为何会提示被攻击？

FPGA服务器提示被攻击

背景介绍

FPGA（现场可编程门阵列）作为硬件加速的重要工具，在云计算中心中得到了广泛应用，微软的“Catapult”项目在Azure云数据中心部署了上百万个基于FPGA的智能网卡，用于硬件加速必应搜索的文件排名运算和实时AI系统“Brainwave”，亚马逊AWS、腾讯云、阿里云、华为云等公有云提供商也纷纷跟进，将FPGA作为硬件加速实例提供给开发者，随着FPGA在云数据中心的不断部署，其安全性问题也逐渐凸显。

FPGA面临的安全威胁

StarBleed漏洞

赛灵思的7系列FPGA存在名为“StarBleed”的安全漏洞，该漏洞使得攻击者能够提取并篡改FPGA的比特流（配置文件），从而使用恶意代码对芯片进行重新编程，这种攻击需要物理访问FPGA的JTAG端口，但如果FPGA比特流是从微控制器或其他网络源加载的，也可以通过远程方式进行攻击，除了完全替换FPGA外，没有其他方法可以解决这个问题。

电压攻击

针对FPGA的电压攻击是一种巧妙的攻击手段，攻击者可以在FPGA上实现一些消耗大量功耗的电路，导致芯片上电压下降，由于FPGA用户共享芯片上的供电网络，这种电压下降会波及到FPGA上其他用户的设计区域，一旦电压下降过大，就会带来很多问题，如电路延时增加，导致原本时序收敛的设计不能满足时序要求，从而造成各种错误的功能和计算结果，这种攻击还可以用来窃取其他用户的加密信息，例如通过引入错误的计算结果来反推出RSA算法的私钥。

DoS攻击

DoS（Denial of Service）攻击是另一种针对FPGA的威胁，攻击者可以通过编辑片上逻辑，使FPGA负载能在瞬间改变，导致电源瞬态响应缓慢以及电源分配网络（Power Delivery Network，PDN）的设计缺陷，进而引起FPGA电压过低，进入欠压保护而被锁定，最终瘫痪设备，这种攻击方式快速且有效，仅仅利用12%的片上资源，就可以使FPGA由于欠压保护而完全瘫痪。

防御措施

电压检测与管理

为了应对电压攻击，可以在FPGA上布置若干电压检测模块，并实时监控不同区域的电压值，一旦出现电压攻击，这些检测模块就可以锁定导致电压下降的源头，并配合管理软件对这个用户区域进行封锁。

安全设计

在进行FPGA设计时，应充分考虑安全性因素，避免将关键逻辑暴露给不可信的用户或外部接口，可以采用加密、签名等技术手段来保护FPGA的配置文件和数据传输过程的安全性。

定期更新与维护

对于已知的安全漏洞和威胁，应及时更新FPGA的固件和软件补丁，以修复潜在的安全问题，定期对FPGA进行安全检查和维护，确保其处于良好的运行状态。

物理安全

对于重要的FPGA设备，应加强物理安全防护措施，如设置访问控制、安装监控摄像头等，以防止未经授权的人员接触和操作FPGA设备。

FPGA作为云计算中心中的硬件加速单元，在提供高性能计算的同时，也面临着诸多安全威胁，为了保障FPGA的安全性，我们需要从多个方面入手，包括加强电压检测与管理、采用安全设计、定期更新与维护以及加强物理安全等，我们才能充分发挥FPGA的优势，同时确保其安全可靠地运行。

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