关键要点：
随着AI驱动的数据中心容量需求使数据中心安全变得前所未有的重要，物理安全与网络安全的融合已不能再是事后考虑的问题。
信任边界必须扩展至覆盖整个供应链，这需要新的防御协作系统。
数据中心组件的新安全标准正在推动组件设计，但也可能造成额外的瓶颈。
保护整个数据中心供应链是一项艰巨的任务，随着超大规模设施中存储数据价值的持续增长，风险也在不断攀升。
安全开发者正面临数据中心容量需求快速增长、前所未见的前沿网络安全威胁、日益临近的监管安全期限，以及尽快将产品推向市场并让客户设施投入运行的持续压力。为满足这些需求，他们正在设计能够持续验证现代数据中心众多组成部分可信度的系统。
确保硬件的加密敏捷性、管理数据中心物理安全与网络安全之间重叠的攻击面，以及追踪每个组件在全球供应链中的来源，都是构建安全、可靠的现代设施所必需的部分。开发者正在寻找方法，为产品内置更多复杂性以满足这些安全需求。
零信任之路
数据中心安全开发者正在从构建阻挡威胁的安全控制措施，转向设计能够逐步验证每个环节的“零信任”系统。
由于涉及极其敏感的信息，供应链中的任何小问题都可能引发麻烦。“我们在中东的一位客户丢弃了一大批服务器订单，因为他们追踪了货运物流，发现有一段48小时的时间里，没有人能证明这些箱子的安全性。所以他们把这些设备全部报废了，”是德科技企业业务副总裁斯科特·雷吉斯特表示。“在AI时代，我们思考网络安全的方式——即使是在模型之外保护数据中心本身——已经发生了根本性变化。过去，我们思考的是控制措施、杀毒软件或防火墙。现在，我们正从思考控制措施转向思考信任。如果说安全是拥有到位的控制措施，那么信任就是拥有以证据为支撑的信心。如果考虑不同的信任领域，首先要从供应链开始。”
这种安全设计的转变，是对威胁数据中心和其他关键基础设施的攻击策略的直接回应，其中包括AI辅助的远程物理攻击。“远程物理攻击的演变只能通过基于硬件的安全范式转变来缓解，”英飞凌科技安全专家彼得·拉克曼表示。“传统的安全域隔离方法已达到极限，将被动态边界方法广泛取代——例如，将数字签名验证的身份锁定到软件镜像和动态虚拟机上。企业网络预计将朝零信任架构演进，摆脱传统的防火墙理念。零信任方法意味着将每一次访问都视为来自不可信的通信方，并默认通过身份验证和加密进行保护。经过认证的安全元件和安全加固的微控制器等最先进的安全组件，能够形成理想的共生关系，实现数据中心至关重要的信息安全三要素——机密性、完整性和可用性。”
安全开发者现在面临的挑战是持续验证庞大数据中心内的每个组件都完全符合预期，检查在广阔的国际供应链中是否发生过任何可能的利用行为。“供应链的核心是上市时间，在这方面，它显然是被颠覆的一个途径，”是德科技旗下Secure-IC首席技术官兼联合创始人西尔万·吉耶表示。“如何确保端到端跨供应链、跨生态系统的信任，这一理念已产生了实际效果，即要求具备‘可通过性’。”
不要克隆
经过近二十年的缓慢发展，物理不可克隆功能（PUF）已成为供应链追踪的基石技术。“PUF被用来提供供应链可追溯性和身份的锚点，”吉耶表示。“随着系统被制造、测试和组装，最终你会得到一个可以出售并安装在机架上的成品，就像拥有一本护照一样。你拥有完整的身份历史以及所有权转移的记录。这已被建模为监管链技术。你可以追踪硬件和软件系统的来源、身份，以及在其上执行的所有操作，直到达到最终状态，可以部署并启动你的数据中心。当生态系统中的各个制造阶段之间可能存在缺口或攻击者，而真正需要可信系统时，这种技术就派上了用场。”
这只是解决方案的一部分。数据中心防御系统还需要在运行期间进行持续监控。“硬件芯片安全仍将是一个非常重要的话题，但你必须使其具备防篡改能力，”新思科技安全解决方案产品管理高级总监达纳·纽施塔特表示。“你必须确保身份是唯一的，不能被破解或克隆。这是构建安全解决方案的基础。然后是固件和基础设施层面。你需要扫描漏洞。通常在这里会使用可信度量启动或实时完整性监控。如今，这是运行期间攻击监控最薄弱的领域之一。”
更多层次还是更好的层次？
将多层数据中心防御作为事后补救的做法已经正式成为过去。“安全专家一直都清楚这一点，也一直在呼吁，”新思科技战略项目总监里德·欣克尔表示。“这最初更多是在设施层面，然后延伸到系统层面，再逐渐向下推进。从芯片角度来看，这一直被视为最佳实践，但这意味着什么呢？如果它是最佳实践，就意味着它不是强制要求；因此，我可以不采用它，或者不必花费芯片面积或软件时间等成本。”
业界普遍认识到，数据中心安全系统必须构建多个相互支撑的层次，不能在管理数据中心的众多系统之间留下任何缺口，这一概念被称为纵深防御。“你需要围绕每一个组件以及组件中的组件建立这种信任，比如机密计算、固件和基础设施的硬件芯片安全、网络安全、访问管理控制、虚拟化、AI模型保护以及训练基础设施保护，”纽施塔特表示。“一切都需要被保护，这些组件之间的任何连接和通信都需要经过身份验证，并证明‘是的，我可以通信，我可以共享这些数据’。这是当前数据中心安全领域的根本性转变。”
增加更多层次只是解决方案的一部分。现有的层次同样需要被加强。“传统的纵深防御策略侧重于增加更多防护层，”兰博公司硅IP产品管理总监阿贾伊·卡普尔表示。“如今，重点正转向使这些层次变得智能化、自适应，并可持续验证。安全架构正日益围绕零信任原则和‘假设已被攻破’的思维方式构建，其目标不仅是预防攻击，还要在攻击发生时限制其影响。这还需要广泛的遥测和持续监控作为补充，并要求安全架构能够随时间演进。为此，硬件信任根、加密敏捷性和安全更新机制至关重要，因为它们使系统能够应对新出现的威胁和不断变化的加密需求，而无需进行彻底的重新设计。”
扩展信任边界
保护当今数据中心供应链的关键，最终在于将信任边界扩展到前所未有的广度。
“你怎么知道你安装的东西真的是你以为的那样？”是德科技的雷吉斯特表示。“如果你在建设数据中心，或者你是超大规模云服务商，你不可能逐一测试进入你数据中心的所有东西。你如何思考实际进入的硬件的来源？你如何防范供应链中的假冒产品？”
扩展信任边界意味着更高的复杂性，这也带来了一些下游成本。“安全存在多重成本，”是德科技的吉耶表示。“首先是硬件占用空间。过去的信任根非常简单，只有基本的隔离。现在，加密变得越来越复杂。我们有后量子加密，以及支持多种算法、密钥长度和操作模式的加密敏捷性。过去，审计相对随意一些，但现在必须经过认证。这带来了验证成本，当然也带来了芯片成本，以及部署、正确配置和后续验证的成本。”
扩展信任边界还包括保护数据中心的AI模型本身。英飞凌的拉克曼指出了几个关键要素：
防止数据输入被投毒；
保护模型不被篡改；
防止数据处理步骤被操纵；以及
验证AI输出结果。
这一过程可能需要多层数字签名。“模型本身可以使用安全元件进行数字签名，”他表示。“这样一来，就能检测到不希望发生的篡改，并防止攻击。安全加固的微控制器可以对正在进行的AI计算过程进行受保护的监控和验证。基于硬件的安全特性可以防御针对模型漂移或异常检测的逻辑攻击。为了提供适当的证据，证明某个数据集确实来自特定的AI或专用处理单元，输出数据同样可以进行数字签名。”
新标准推动进步——但也带来瓶颈？
像Caliptra这样的开源协作项目——开放计算项目基金会的信任根项目——正在帮助构建硬件层面的信任。“我们现在已经有了像Caliptra这样的早期系统，用于建立底层硬件信任根，这在我们从传统片上系统迈向新阶段的过程中变得极为重要，”雷吉斯特表示。“我现在使用的是需要相互通信的可组合硬件芯粒。这些不同芯粒的小部件可能来自不同的制造商，但它们必须相互信任，你必须对组成这块硬件的每一个部件都建立信任。”
Caliptra被广泛采用的原因之一，是需要遵守美国国家标准与技术研究院（NIST）针对处理敏感政府工作负载的数据中心制定的标准，其中包括日益临近的后量子加密（PQC）过渡期限。“安全启动和补救能力背后的主要驱动因素，是数据中心作为政府云工作负载载体运营时必须遵守的某些NIST标准，”欣克尔表示。“Caliptra出现的另一个原因，是关于后量子加密启动时间表的行政令。数据中心正处于加速推进的路径上，从明年开始，任何运行政府云的系统都必须实现后量子安全。”
在数据中心安全领域，PQC的适应性尤为重要，因为许多今天部署的组件在严格的PQC期限到来时仍将处于使用状态。“数据中心运营商认识到，今天部署的系统在未来十年甚至更长时间内，可能仍需承担保护敏感信息的责任，这使得加密敏捷性成为一项关键的设计目标，”兰博公司的卡普尔表示。“因此，企业越来越倾向于寻求能够适应未来加密转型的架构，而不是将特定算法硬编码进系统。硬件和固件必须支持算法更新和标准演进，而无需进行整体系统更换。随着PQC采用的加速，关注重点正从单纯选择算法转向确保基础设施能够随着标准和威胁的持续发展而演进。”
但是，尽管为满足政府标准而进行认证的需求推动了一些创新，产品认证的积压也带来了自身的供应链问题。“最大的问题是，现在有大量滞后的产品，你基本上被迫确保在将后量子解决方案推向市场时，所有产品都符合FIPS 140-3标准。最大的挑战在于，认证机构已经积压了大量申请，”欣克尔表示。“情况只会变得更糟，因为每个人都推迟了认证，这造成了巨大的问题。对于那些再拖延下去的企业来说，一些超出自身控制的因素将阻止他们按时推出产品。产品将只能放在仓库里，因为政府无法采购它。”
物理与数字的交汇点
专家认为，物理安全与网络安全交汇处存在一些最令人担忧的攻击面。针对暖通空调、液冷和能源系统的潜在威胁，需要IT和运营技术（OT）安全专业人员之间的紧密协作。
“如果仅从国家层面来看，我们对网络物理威胁的重视程度远远不够，”雷吉斯特表示。“人们从根本上缺乏对各系统之间相互依赖程度的理解，从我们的AI数据中心和应急管理系统，到医疗保健系统等等。这些系统都建立在相当脆弱的国家关键基础设施之上。无论是在单个数据中心层面还是更广泛的国家层面，这一点都是成立的。”
针对网络物理攻击链的担忧也在增长。“越来越多的运营商担心的不再是单一攻击，而是利用物理、网络和运营多个领域中多重弱点的攻击链，”卡普尔表示。“物理篡改、供应链攻陷、凭证盗窃、固件攻击、勒索软件和大规模DDoS攻击等威胁尤为令人担忧，因为它们针对的是基础信任边界，且难以早期发现。随着攻击者变得愈发老练，保护系统从制造到部署再到运营全过程的完整性，已经变得与防御基于网络的攻击同样重要。”
针对数据中心的基于时序的攻击，也可能是设施面临的最具破坏性的威胁之一。“我目前非常关注的一件事是时序问题。电力系统中的很多元素，比如能源电网，都非常依赖所有设备使用同一个时钟并保持同步，这就像一条正弦波，”雷吉斯特表示。“随着软件定义无线电（SDR）、无线电设备变得更便宜，无人机也变得更便宜，大规模干扰或欺骗卫星信号的攻击变得越来越可行。你不需要让某人的时钟偏差一周、一天、一分钟、一小时甚至一秒钟。我说的是毫秒级的偏差，而这些偏差就会导致糟糕的后果发生。我们如何针对这类问题构建韧性，远远没有得到足够的重视。这既可能发生在数据中心层面，也可能扩展到更广泛的层面。”
这些威胁要求网络安全系统和物理安全系统必须有意识地整合，以抵御这波新的威胁浪潮。“尽管远程物理攻击呈上升趋势，但数字或逻辑安全系统必须与物理安全在检测、响应，以及最重要的预防方面进行显著融合，这并不令人意外，”拉克曼表示。“例如，传感器和摄像头可以配备安全元件，为设备及其提供的数据提供可信的身份验证。安全加固的微控制器可以实现敏感数据的安全处理、加密、存储和分发，从而大幅降低保护这些物理防护系统所需的工作量。”
Q&A
Q1：什么是零信任架构？为什么数据中心需要它？
A：零信任是一种安全设计理念，要求对每一次访问都视为来自不可信来源，默认通过身份验证和加密进行保护。数据中心需要它是因为传统的防火墙、杀毒软件等控制措施已难以应对复杂供应链和AI驱动的新型威胁，必须转向持续验证信任的模式。
Q2：什么是物理不可克隆功能（PUF）？它在数据中心安全中有什么作用？
A：PUF是一种硬件安全技术，为供应链追溯和身份识别提供锚点。它能让每个硬件组件在制造、测试、组装的全过程中拥有可追溯的身份记录，类似于“护照”，帮助确认组件的来源和真实性，防止假冒产品混入数据中心供应链。
Q3：后量子加密（PQC）为什么会成为数据中心安全的瓶颈？
A：由于美国政府要求运行政府云工作负载的数据中心从明年起必须实现后量子安全，大量企业集中申请FIPS 140-3认证，导致认证机构积压严重。许多今天部署的硬件设备在未来十年仍会使用，因此加密敏捷性和及时认证变得至关重要，但认证积压可能导致产品无法按时推向市场。
