在部署聚合式 5G 網路前確保安全
5G 網路可為物聯網應用帶來無窮可能。 但不斷增加的安全問題，可能在部署 5G 之前就讓效能無法發揮。
首先會遭遇到的挑戰，就是物聯網的裝置密度。 5G 可在每平方英哩內支援 260 萬個裝置，每一個連線都必須確保安全。 需要的安全性功能還在日益增加。 封包偵測、產生和儲存金鑰，以及端至端加密等，都是在網路架構中必須考量的幾個問題。
這些安全需求可能會造成嚴重的瓶頸，導致效能不彰。 舉例來說，單次的 SSL/TLS 交握就需要耗費百分之 2 處理器資源，並增加 5 ms 的延遲。
安全需求也可能增加系統成本。 例如，深度封包檢測 (DPI) 經常需要額外的專用多核心處理器或硬體加速器。
通訊服務供應商如果想要將 5G 應用在服務上，就應格外注意安全性可能會影響系統的方式，以及可彌補這些限制的解決方案。
將 5G 安全性瓶頸轉變為防洪閘門
Intel® Xeon® 可擴充處理器提供一種可行的解決方案。 這全新處理器可在八插槽設置中支援最多 224 個核心和 12 TB 的記憶體（圖 1），提供 5G 網路安全運作所需的封包處理與控制平面資源。
全新晶片使 5G 系列工作的效能大幅提昇。 包括更快 1.77 倍的 L3 封包轉遞、加速 2.5 倍的 IPSec 效能，以及提昇 2.4 倍的 SSL Web Proxy 傳輸（圖 2）。
相較於前一代處理器，Intel® Xeon® 可擴充處理器亦可使每台伺服器支援的虛擬機器數量增加更多 1.5 倍。 因此，通訊服務供應商可以整合多個伺服器平台，減少推出 5G 時的成本與複雜度。
全新打造的進階網路安全性平台
全新 Intel® Xeon® 處理器包含數種顯著的架構強化功能，使其達成上述標竿。 特別是 Intel® Advanced Vector Extensions 512 (Intel® AVX-512)，這是經過改進的晶片架構，具有最新的互連和光纖介面，能協助保持 5G 網路安全。
Intel® AVX-512 是全新的指令集，經過專門設計，最佳化用於產生加密基元等作用的超廣（512 位元）向量運作。 每個核心有兩個 512 位元的浮點乘加 (FMA) 單元支援此指令集，相較於上一代產品，AVX-512 能提供兩倍的每時脈週期 FLOP。
擁有這樣的效能提昇，運用 Intel® AVX-512 即可使 SHA 運算的雜湊速度更快 3.1 倍，並讓 Reed Solomon 抹除代碼 (Erasure Code) 的處理更快 2 倍。
為了避免全新 Intel® Xeon® 的強大效能受到 I/O 限制，14 奈米的 Skylake-SP 微架構亦已網狀拓撲重新設計（圖 3）。 晶片內建網狀互聯功能可帶來更高的頻寬，以及更低的核心對核心通訊延遲。 這有助於最佳化網路伺服器與 UTM 系統中的工作排程/傳輸，並降低能源消耗。
晶片外 I/O 亦經過更新，將效能擴張至單處理器之外。 首先，全新 Intel® Xeon® 可擴充處理器包含最多 48 個 PCIe 3.0 連結，以及六個支援 2666 MHz DDR4 DRAM 的記憶體通道。 後者提供了較上一代產品更高百分之 50 的記憶體頻寬。
但針對可擴充性相當大的 5G 網路基礎架構，主要的 I/O 強化是插槽對插槽和系統對系統的連接性。
在插槽之間，Intel® Ultra Path Interconnect (Intel® UPI) 在 CPU 插槽間提供快取一致的 10.4 GTps 資料路徑（圖 4）。 互連功能可以擴展，在單一共用位址空間最多支援每個系統八個處理器，在每一個 Intel® Xeon® 可擴充處理器內包含兩個或三個原生的 Intel® UPI 連結。
為了實現在每平方英哩中包含數以百萬裝置的 5G 部署，並確保安全，Intel® Omni-Path Architecture (Intel® OPA) 架構可為每個高效能運算 (HPC) 網路叢集提供 10,000 或更多節點的支援。
Intel® OPA 是 Intel® TrueScale Fabric 的後續產品，定位為 InfiniBand 的新一代替代品。 雖然目前在成本與 100 Gbps 線路速率與競爭技術相當，但 Intel® OPA 的功能組合才是 5G 網路的關鍵區隔條件︰
- 流量最佳化 – 無論封包順序，可將具有更高優先度的封包先於低優先度封包處理
- 動態通道擴展 – 可在通道故障時保持連結持續性
- 封包完整性防護 – 所有資料封包皆會進行連結層級錯誤檢查，使傳輸錯誤的偵測與修復都清楚無比
Xeon® 可擴充處理器整合 Intel® OPA，簡化 HPC 網路與安全性應用的部署。
搭配幾乎無負荷的加密
為了最大化處理器效能，Intel® C620 系列晶片組（之前的代號為「Lewisburg」）能為主處理器分擔加密工作負載。 晶片組預先搭載 Intel® QuickAssist Technology (Intel® QAT)，以避免網路安全性故障，包括︰
- 對稱加密與驗證
- 非對稱加密
- 數位簽章
- 無損資料壓縮
- RSA、Diffie-Hellman 和橢圓曲線加密 (ECC) 功能
此外，晶片組結合了 Intel® Key Protection Technology (Intel® KPT)。 Intel® KPT 是全新的功能，有助於保護儲存於硬體中的敏感私密金鑰，不受軟體與刺探性攻擊（圖 5）。
Intel® KPT 與 Intel® QAT 共同作業，為非使用中資料和運作中資料提供幾乎無負荷的加密，減少對專用硬體安全性模組 (HSM) 的需求。
Intel® QAT 亦支援所有標準裝置虛擬化模型。 這能將 Intel® QAT 和 Intel® KPT 的功能延伸至系統中運行的所有虛擬機器 (VMs) 上。
5G 與聚合式基礎架構轉變
5G 網路架構的特性就是具有「聚合式」的基礎架構。 在這個架構中，運用可同時處理多種網路功能的系統，取代專用的網路設備。
因此，網路設備供應商 (NEP) 可將以各種標準為基礎的硬體平台導入市場，透過單一封裝支援網路、儲存設備、安全性，以及其他功能。
舉例來說，ADLINK Technology 的 MCN-2610 就是以 Intel® Xeon® 可擴充處理器為基礎的運算節點（圖 6）。 其提供 4 條 10 GbE 通道，在 UTM 系統和 5G 網路伺服器中最大化 Intel® Xeon® 可擴充處理器的效能。
MCN-2610 遵循開放式運算專案 (OCP) 的 OpenSled 規格。 OpenSled 衍生自 ADLINK Technology 的開放電信級邊緣運算架構(OCCERA)，在模組化工業設計標準之外，更加強調 NFV 和 SDN 原則。
OpenSled 是以標準為基礎的方法，使模組可在聚合式基礎架構平台中隨需求提供資源。 例如，UTM 系統中的 MCN-2610 模組可根據需求變更，在 DPI 和通用路由間動態切換。
這樣的架構有助於簡化移轉至 5G 網路架構的過程。
在部署 5G 網路前確保安全
因為效能大幅進步，使得 5G 網路擁有能帶來全新價值鏈體系與服務的潛力。 除了傳統的網路應用，這些優勢也會顯現在大量增長的物聯網商機上。
通訊服務供應商如果想要將 5G 的優點應用在服務上，就應格外注意安全性可能會影響系統效能的方式，以及可彌補這些開銷的解決方案。
Intel® Xeon® 可擴充處理器以及如 MCN-2610 等運算節點，就是移轉至聚合式 5G 架構的最佳選擇。