2025年算力基础设施安全技术白皮书——端管云协同

华为算力基础设施安全技术白皮书（HCIST）总结

1. 背景与挑战

• AI时代算力需求：算力成为数字化核心生产力，但AI训练集群易受攻击，数据泄露可能导致业务停摆或模型篡改。
• 安全挑战：算力供需失衡、数据隐私风险突出，传统架构难以保障数据“可用不可见”，存在内鬼访问和中间人攻击风险。

2. HCIST核心理念

• 端管云协同架构：纵向覆盖芯片、固件、软件到云，横向打通终端、管道、云端，实现全生命周期保护。
• 全栈内生安全：依托硬件安全（如TPM、TrustZone）、机密计算（保密域）、远程证明等技术。
• 设计目标：支持异构硬件整合，提供灵活解耦的技术能力，适配多行业需求。

3. 核心技术模块

• 计算安全：
  • 鲲鹏CPU：virtCCA/Cloud CCA 实现ARM机密计算，支持国密算法（SM2/SM3/SM4）和可信控制（TPCM）。
  • 昇腾NPU：昇盾TEE、推理混淆保护（PMCC）实现模型/数据端到端保密，CPU与NPU异构机密协同。
• 存储安全：
  • 机密存储理念：硬件可信根+链路加密+双层认证，支持“存算分离”架构下的数据直通和秘密访问。
• 云侧安全：
  • 擎天架构：硬件级隔离虚拟化系统，提供Enclave的安全容器环境和算子直通技术，防御云内部及外部威胁。
  • 零特权运维：严格隔离客户数据与CSP内部系统，杜绝管理人员数据访问。
• 管道安全：
  • Unisec高速通信协议：硬件卸载加密，支持Task粒度密钥管理，适应大规模集群通信。
  • PHYSec物理层加密：直接加密比特流，隐蔽流量特征，降低延迟与开销。
  • Unisec可信群组：基于可信启动的群组认证，加密通信密钥分散管理。

4. 典型部署场景

• 端云协同推理：HarmonyOS“小艺助理”采用动态迁移机制，端云数据加密传输与模型隔离。
• 金融“零丢失”方案：三层防御体系（认证→机密计算→持久化存储），保障核心业务连续性。
• 大模型全生命周期保护：存储加密、传输验证、运行中机密域绑定，实现模型不可窃取与欺诈防护。
• 云原生密码应用：虚拟能力池化，降低硬件成本，符合零信任原则。

5. 全局性优势

• 严格遵循“数据可用不可见”原则。
• 支持异构计算环境融合（如CPU+NPU）。
• 提供国产化密钥支持与国标合规架构。

6. 未来演进展望

• 后量子安全升级：将抗量子算法集成到处理器和加速器。
• 集群内生安全总线：基于自研UB总线实现机器间可信互联，加密总线通道。
• 分布式可信根设计：分散管理密钥，防止单点失效，支持跨地域安全验证。
• AI时代扩展：结合华为算力协议，演进至分布式训练/微调中的全生命周期可信保障。