美国给芯片装后门方法首次揭秘！软后门+硬后门 Intel、AMD、NVIDIA都能实现
摘要：
8月10日消息，美国前脚刚允许NVIDIA对华出售H20，后脚国家网信办就H20算力芯片漏洞后门安全风险约谈NVIDIA公司。虽然NVIDIA在自辩声明中提到，网络安全对我们至关... 8月10日消息，美国前脚刚允许NVIDIA对华出售H20，后脚国家网信办就H20算力芯片漏洞后门安全风险约谈NVIDIA公司。
虽然NVIDIA在自辩声明中提到，网络安全对我们至关重要。NVIDIA的芯片不存在‘后门’，并不会让任何人有远程访问或控制这些芯片的途径。
但人民日报发文表示，回应归回应，对于H20芯片存在的追踪定位和远程关闭风险质疑，企业唯有按照约谈要求，拿出令人信服的安全证明，才能消除中国用户的后顾之忧，重新赢得市场信任。
今天，中央广播电视总台旗下的新媒体玉渊谭天独家发文，首次曝光了美国如何给芯片安后门。
先从基本的逻辑说起。
今年5月，美国众议员比尔·福斯特（Bill Foster）牵头提出一项法案，要求美国商务部强制美国芯片企业在受出口管制的芯片中加入后门。
比尔·福斯特是物理学博士，曾经有过芯片设计的工作经验，所以他十分笃定地说，相关的技术十分成熟，完全可以实现。
比尔·福斯特想要实现的，总结起来就是两件事，一个是追踪定位，一个是远程关闭。
玉渊谭天从专业人士处了解到，比尔·福斯特的判断是准确的，这两项功能，从技术上完全可以实现。
后门主要分为两种，硬件后门和软件后门。
硬件后门是芯片在设计或制造时留下的物理装置，主要是具有后门功能的逻辑电路。
软件后门可以理解为在软件中植入具有后门功能的指令，通过运行软件来对用户的系统造成破坏、窃取机密等。
拿英伟达H20芯片举例。
单从硬件后门角度考虑，就完全可以实现远程关闭等功能。
H20芯片上有多个组件，包括：GPU核心、电源管理模块等。只要在H20芯片的电源管理模块中植入远程关闭电路，设定相应的触发机制，就能在不依靠外部条件的情况下实现这一功能。当芯片满足以下条件：
激活时间达到提前设定的指标；
温度、电压等物理条件符合提前设定的指标。
H20芯片的电源管理模块就可以执行相应操作，包括：直接切断芯片核心电源；将电压调整到不稳定区域，导致芯片功能异常等。比如，最简单直接的操作就是，卖给中国的芯片可以定时，设置用满500个小时就自动关闭。
这样一来，芯片直接无法使用，毫不夸张地说，所有的投入都相当于打水漂了。
另一种实现远程关闭的硬件后门，是修改H20芯片的固件引导程序。当芯片启动时，引导程序会检查特定条件（如地理位置信息、授权状态等），如果条件不满足，就可以拒绝芯片启动、启动时禁用部分高级功能或限制芯片性能等。目前H20几乎是专供中国的，如果芯片里设置了后门，那么后门的功能就具有高度的定向性，一旦启动基本不会有误伤。
奇安信威胁情报中心安全专家告诉玉渊谭天，从技术层面上来说，在生产阶段，特定拒绝服务功能的硬件后门较好实现，但其实，这种方式的成本和代价都相对较高，通过软件设置或者软硬件配合的方式安后门，才是最灵活的。
而利用软件激活后门，有一个很重要的抓手，就是CUDA。CUDA（Compute Unified Device Architecture，统一计算设备架构），它不是一个产品，而是一种生态系统。
全球有超过400万开发者在使用CUDA，它覆盖了全球90%的人工智能研究机构。过去近20年间，它形成了一种正向循环：
越多开发者使用CUDA，就会催生出越多基于CUDA的应用程序，这些程序又吸引更多开发者和用户加入CUDA。
也就是说，当你想使用CUDA的最新功能，就需要把更新的软件导进系统里。在这个更新驱动程序的环节中，芯片所在的系统，就有可能被加入激活后门的指令，这个安后门的方式可以实现很多功能。
如果互联网连接存在，通过动态地接收数据解密执行，就能实现追踪定位功能，甚至更常规的文件收集、击键记录、屏幕截取等后门功能也可以实现。也就是说，软硬件后门配合下，信息泄露轻而易举。
奇安信威胁情报中心安全专家告诉谭主，美国塑造人工智能霸权的抓手，一个是硬件，一个是软件生态系统。对于其他国家来说，不仅要从硬件层面努力做到替代，也要建设起自主可控的软件生态系统。
为了完成上述的这些布置，美方曾经系统设计过一个机制——片上治理机制。这个机制就提到，美国政府需要成立相关的部门，来协调芯片设计、生产、制造的各个环节，包括协调企业和盟友，来达到对人工智能芯片的控制。
片上治理机制，能实现以下几种功能：
一是许可锁定。若发现违规情况，厂商将立即停止签发新的许可证，芯片则因无法更新而失效。
二是追踪定位。目标芯片与多个地标服务器交互的响应速度，可以反映其大致位置。芯片本身能实现主动查询，只限制在特定地理区域运行。
三是使用监测。内置硬件能够记录芯片状态、训练任务、计算量等关键信息，要求用户验证芯片使用方式，确保开发符合美国的监管要求。
四是使用限制。片上治理机制限制芯片在大型集群计算机和超级计算机中的使用，保护敏感数据访问，并只允许芯片运行经过批准的代码或模型。
在一份详细介绍片上治理机制的报告中提到，NVIDIA的人工智能芯片其实已经广泛部署了片上治理所需的大部分功能，只不过有些还没有激活而已。
新美国安全中心报告《安全、可管控的芯片——使用片上治理机制来管理人工智能和高级计算的国家安全风险》，报告中提到，片上治理所需的许多功能已在各类芯片上广泛部署，包括尖端的人工智能芯片。AMD、苹果、英特尔和英伟达等领先企业销售的芯片就具备上述诸多政策所需的功能。
而如果芯片上还没有这些功能，报告也特别提到，美国及其盟友掌握着最先进人工智能芯片的产业链，因此，美国只需要协调好这些盟友，确保这些芯片都内置硬件，还是可以实现控制。
为了获得芯片企业的配合，报告还建议，采取一些激励措施，比如预先市场承诺——如果企业配合，满足美国政府设置后门的要求，那美国政府可以将其排除在出口管制之外。其中就特别提到，放宽对中国低风险客户的出口。
结合这条信息，再看美国政府允许英伟达出口H20到中国，不免有些细思极恐。
无论从哪个角度讲，H20对于中国来说，都算不上是一款安全的芯片。
最后，玉渊谭天还表示，除了不安全，H20也不先进。
根据相关机构数据，相比于H20的标准版——H100，H20的整体算力只有约20%，其GPU核心的数量比H100减少41%，性能降低28%，这也导致H20无法满足万亿级大模型训练需求。
除了不先进，H20也不环保。
去年7月，国家发展改革委联合有关部门印发了一个名叫《数据中心绿色低碳发展专项行动计划》的文件。《行动计划》中提到，到2030年底，全国数据中心平均电能利用效率、单位算力能效和碳效达到国际先进水平。
一般来说，对于采用14nm以下工艺的服务器GPU，节能水平的能效比需达到0.5TFLOPS/W，先进水平需达到1.0TFLOPS/W。
根据相关机构测算，H20的能效比大约为0.37TFLOPS/W，不满足0.5TFLOPS/W的节能水平。
我们都知道，算力某种程度上也是电力，人工智能的发展会新增大量的能源需求。而这些新增的需求，也需要符合中国绿色转型的节奏。
从这个角度来讲，H20，当然不是一个好选择。
当一款芯片，既不环保，也不先进，更不安全时，作为消费者，我们当然可以选择，不买。
