ЖУРНАЛ СТА 4/2013

реходный характер, соответствующий сочетанию, с одной стороны, новых ре- волюционных технологий коммуника- ции, например связи компьютерной, мобильной, беспроводной и т.д., а с дру- гой – эволюционного развития нацио- нальных, региональных и глобальных систем связи на базе существующей ин- фраструктуры. Следствием этого стало формирование двух основных направ- лений, по которым в последние годы развиваются криптографические сред- ства обеспечения безопасной (закры- той) передачи информации: ● совершенствование традиционных систем шифрования, используемых в действующих каналах и сетях связи, ориентированных на использование, в первую очередь, существующей ин- фраструктуры, начиная от националь- ных систем КВ-связи и заканчивая международными и коммерческими спутниковыми системами связи; ● внедрение принципиально новых средств закрытия информации, свя- занное с качественной модернизаци- ей существующих и развитием новей- ших систем связи и информацион- ных технологий (для этого направле- ния характерно бурное развитие во- локонно-оптических технологий и использование глобальных компью- терных сетей в качестве коммуника- ционных средств). Одной из основных тенденций разви- тия современных систем передачи ин- формации продолжает оставаться уве- личение удельного веса закрытых пере- дач при одновременном росте сложно- сти используемых криптографических и технологических методов защиты данных. Учитывая нарастающее проти- воборство государств в глобальном ин- формационном пространстве, в настоя- щее время и в ближайшей перспективе для большей части правительственных, военных и коммерческих систем связи будет характерна устойчивая тенденция роста криптографической стойкости и сложности современных и перспектив- ных шифраторов. При защите инфор- мации в вычислительных системах ши- роко используются средства защиты, реализуемые программно в самих вы- числительных системах. Именно для таких приложений наиболее важно бы- стродействие программных реализаций криптографических средств. При этом само понятие быстродействия (про- изводительности) не сводится к абсо- лютной скорости работы криптографи- ческих средств, поскольку она непо- средственно зависит от быстродействия вычислительной системы. Область применения непосредствен- но влияет на выбор принципов синтеза криптографических алгоритмов и вы- бор архитектурных решений для высо- копроизводительных систем, осуществ- ляющих этот синтез. Как известно, ха- рактерными особенностями алгорит- мов криптографии являются потоко- вый характер, большая разрядность и большой объём обрабатываемых дан- ных, что указывает на высокую степень конвейеризации и (или) параллелизма, а наличие именно этих свойств даёт возможность наиболее эффективным образом использовать вычислители на ПЛИС и в несколько раз, по сравнению с универсальной процессорной архи- тектурой, увеличить производитель- ность. Столь значительный эффект до- стигается за счёт того, что ПЛИС даёт возможность обеспечить соответствие между архитектурой специализирован- ного вычислителя и структурой решае- мой задачи. О БЗОР РЕШЕНИЙ НА ОСНОВЕ ПЛИС Совершенно очевидно, что техноло- гия ПЛИС имеет свою нишу и заслужи- вает внимания производителей супер- ЭВМ [2]. Предлагаю остановиться на некоторых из такого рода решений, а начать с перечня основных исследова- тельских центров по данной тематике: ● University of Toronto – в Торонтском университете работает одна из наибо- лее активных исследовательских групп, специализирующихся в обла- сти FPGA; ● FHPCA (FPGA High Performance Com- puting Alliance) – разработанные в этом альянсе программные и аппа- ратные средства использованы при построении FPGA-суперкомпьютера Maxwell; ● НИИ МВС ЮФУ (научно-исследова- тельский институт многопроцессорных вычислительных системЮжного феде- рального университета) – здесь разра- батываются многопроцессорные си- стемы с программируемой архитекту- рой, позволяющие перестраивать ар- хитектуру системы под структуру ре- шаемой прикладной задачи без изме- нения конфигурации используемого оборудования и, как следствие, обес- печивающие высокую реальную про- изводительность и практически ли- нейный рост производительности пропорционально задействованным аппаратным ресурсам (количеству процессоров в системе) [3]; ● NSF Center for High-Performance Re- configurable Computing (CHREC) – NSF-программа этого центра объеди- няет более 30 организаций, работаю- щих в области реконфигурируемых вычислений. Наиболее известные суперкомпьюте- ры, созданные с использованием техно- логий ПЛИС: ● Maxwell (University of Edinburgh) – высокопроизводительный реконфи- гурируемый компьютер; ● Cray XD1, использующий в много- процессорных системах FPGA-уско- рители совместно с основными про- цессорами; ● суперкомпьютер Cray XT5h; ● SuperQ X3. Отдельного упоминания в связи с ис- пользованием технологий ПЛИС заслу- живают говорящие сами за себя проект Adaptive Supercomputing (Cray) и на- правление Laptop Supercomputer, техно- логия SGI RASC (Reconfigurable Appli- cation Specific Computing), позволяю- щая встраивать FPGA в серверы SGI Al- tix и системы визуализации Siliсon Graphics Prism, а также проект RAMP (Research Accelerator for Multiple Proces- sors), направленный на проведение ис- следований и развитие программного обеспечения в области многопроцес- сорных систем. Даже краткий обзор решений, про- ектов, организаций, ориентированных на разработку суперЭВМ на базе ПЛИС, позволяет сделать вывод о на- сущности проблемы поиска новых ар- хитектурных и оригинальных конструк- тивно-технологических решений для создания соответствующих вычислите- лей, которые станут базовой основой для построения кластера и позволят эф- фективно решать задачи предметной области. Б ЛОК ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЙ РЕКОНФИГУРИРУЕМЫЙ (БВР) ПЛИС и инструментальные средства разработки проектов на их основе пред- ставляют собой надёжную платформу для создания реконфигурируемых вы- сокопроизводительных вычислитель- ных систем. ПЛИС – высокоинтегрированные гибкие универсальные устройства с мощной логикой, памятью и возмож- ностью внутрисистемного перепро- граммирования. Расширение сферы применения ПЛИС определяется рас- РАЗ РА БОТ КИ / Б Е ЗОПАСНОС Т Ь 77 СТА 4/2013 www.cta.ru