概述

保護使用中的人工智慧

人工智慧模型與資料相當寶貴，因此成為竊取與操縱的主要目標。監管機構越來越要求以更強大的措施保護人工智慧隱私權及主權。主機軟體 (如作業系統或虛擬機管理器) 可將資源分配給應用程式，如此一來就能檢視及修改應用程式內容。為了確保機密、法規遵循及市場存取，人工智慧應用必須具備充足資源，同時讓程式碼與資料無法由主機軟體或其他租戶存取。

 

Arm 架構上的機密運算可實現此項目標。基於硬體的信任執行環境及參考軟體，可保護使用中的人工智慧模型及資料。

選擇 Arm 的理由

選擇 Arm 機密運算的理由為何？

  • 專為人工智慧打造：Armv9-A 搭載機密領域管理擴充 (RME)，可建立安全的「機密領域」以隔離模型與資料。機密領域是信任執行環境。
  • CPU + GPU 保護：將信任圈延伸至加速器，不受限制地保護人工智慧工作負載。
  • 可擴展及高效：機密領域可依據模型大小進行擴展，並可由非機密虛擬機器以負載平移方式移轉。
  • 開放及可稽核的參考軟體：安全性社群可掌握完全透明的開發過程。
  • 符合標準：主動參與全球安全性社群，以減少碎片化及確保全球一致性。
優點

對整個人工智慧市場的優點

機密運算方法在各種環境之間保持一致，協助安全性主管採用一致的管制方式並簡化法規遵循，確保統一的風險態勢。

Arm icon edge chip in a lock

雲端

維持健康照護或金融服務等受監管工作負載的機密性，其中資料和 IP 必須保持隱藏以符合法規。

Arm icon edge chip in a lock

邊緣

於工業系統及個人裝置即時保護各種敏感的工作負載。

運作方式

機密運算在 Arm 架構上的運作方式

Arm 機密運算架構與 3 個主要執行狀態有關： 

  • 正常區域負責執行非機密運算工作負載，包括 KVM 等主機虛擬機管理器。
  • 安全區域負責執行第一方安全軟體，做為 TrustZone 架構的一部分。
  • 機密領域用於支援基於機密領域的機密運算。

正常、機密領域與安全區域之間的切換，是由 TF-A 監控負責執行，於根區域這項第四個執行狀態中運作。  

TEE 圖表


機密領域管理監控 (TF-RMM) 是機密領域的控制軟體，能回應正常環境中虛擬機管理器的要求，以允許管理機密領域 VM 的執行作業。RMM 透過 TF-A 監控進行通訊，以控制正常實體位址空間 (PAS) 與機密領域 PAS 之間的記憶體轉移。 


RMM 負責管理通訊及情境切換，但不會制訂政策決策，例如要執行哪些機密領域或分配哪些記憶體至機密領域。這些決策仍由主機虛擬機管理器負責，符合其管理整體系統資源的角色。


TF-RMM 於機密領域 EL2 執行，而 TF-A 監控則於 CPU 信任根執行。兩者都可在 TrustedFirmware.org 取得使用，並歡迎各界參與貢獻。

關鍵資源

重點摘要

  • 機密運算不僅能保護靜態儲存或傳輸中的資料，也能保護資料在處理過程中的安全。

  • 以硬體為基礎的隔離機制，可確保敏感的 AI 工作負載即使在共享雲端環境中也能維持安全。

  • 此方法讓組織能夠更安全地將 AI 應用於受法規管制或專有資料。

  • 可降低資料在基礎架構各層及營運人員之間暴露的風險。

  • 隨著 AI 工作負載持續擴展至多租戶環境，機密運算正逐漸成為不可或缺的關鍵技術。