Ученые рекомендуют готовиться к интернет-апокалипсису
Ученые десятилетиями знали, что экстремальная солнечная буря или выброс корональной массы может повредить электрические сети и потенциально вызвать длительные отключения электроэнергии. Последствия будут ощущаться повсюду, от глобальных цепочек поставок и транспорта до Интернета и доступа к GPS. Однако, до сих пор было слабо изучено влияние солнечного излучения на интернет-инфраструктуру. Новое исследование под названием «Солнечные супер-бури: планирование интернет-апокалипсиса» показывает, что сбои могут быть катастрофическими, особенно для подводных кабелей, лежащих в основе глобального Интернета.
Исследование команды ученых, возглавляемой специалистом по сетевым коммуникациям Абду Джиоти указывает на дополнительный нюанс: проблема в том, что даже при возобновлении подачи электроэнергии в течение нескольких часов массовые отключения Интернета сохраняются на очень долгий период – в некоторых местах Интернета не будет месяцы, возможно даже и годы. Первым делом Абду Джиоти и её авторский коллектив предлагают, конечно же, хорошие новости: в случае экстремального CME местная и региональная интернет-инфраструктура будет подвергаться низкому риску повреждения, поскольку оптическое волокно не подвержено влиянию геомагнитных токов. Также при построении локальных сетей кабель регулярно заземляется.
Однако длинные, подводные кабели, соединяющие континенты ждет катастрофа. В результате солнечная буря, которая повредит эти кабели по всему миру, может вызвать массовую потерю связи, отключив страны от источника интернета, хотя и оставив при этом местную инфраструктуру нетронутой. Это все равно, что перекрыть поток в многоквартирный дом из-за прорыва водопровода. «Что действительно заставило меня задуматься об этом, так это то, что с пандемией мы увидели, насколько неподготовленным был мир. Не существовало протокола для эффективного решения этой проблемы, и то же самое и с отказоустойчивостью в Интернете. Наша инфраструктура не подготовлена к крупномасштабному солнечному явлению. У нас очень ограниченное понимание того, каков будет ущерб», – пишет Абду Джиоти.
Этот информационный пробел в основном связан с отсутствием данных. Сильные солнечные бури настолько редки, что в новейшей истории можно привести только три основных инцидента. Так, крупные события 1859 и 1921 годов продемонстрировали, что геомагнитные возмущения могут нарушить электрическую инфраструктуру и линии связи, такие как телеграфные провода. Во время масштабного «события Кэррингтона» 1859 года стрелки компаса дико и непредсказуемо раскачивались, и северное сияние было видно на экваторе в Колумбии. Но эти геомагнитные возмущения произошли до того, как были созданы современные электрические сети.
Солнечная буря средней силы в 1989 году вызвала девятичасовое отключение электроэнергии на северо-востоке Канады, тем не менее, это событие произошло до появления современной интернет-инфраструктуры. По словам Абду Джиоти, хотя они случаются нечасто, выбросы корональной массы представляют собой реальную угрозу устойчивости Интернета. И после трех десятилетий низкой активности солнечных бурь вероятность еще одного инцидента растет. Еще один фактор, который часто упускается из виду – это ослабление защиты Земли от солнечных бурь, слабость магнитосферы, а это означает, что даже умеренная солнечная буря может быть проблематичной.
Подводные интернет-кабели потенциально подвержены повреждениям от солнечной бури по нескольким причинам. Чтобы передавать данные через океаны в целости и сохранности, кабели оснащены ретрансляторами с интервалом примерно от 50 до 150 километров в зависимости от кабеля. Эти устройства усиливают оптический сигнал, следя за тем, чтобы ничего не потерялось при передаче данных. В то время как оптоволоконный кабель напрямую не подвержен разрушению из-за геомагнитно-индуцированных токов, внутренние электронные устройства ретрансляторов уязвимы – и при большом количестве отказов ретрансляторов весь подводный кабель выйдет из строя.
Кроме того, подводные кабели заземляются только через длительные интервалы в сотни или тысячи километров друг от друга, что оставляет уязвимые компоненты, такие как ретрансляторы, более уязвимыми для геомагнитно индуцированных токов. Состав морского дна также варьируется, что, возможно, делает одни точки заземления более эффективными, чем другие. Вдобавок ко всему, сильная солнечная буря может также вывести из строя любое оборудование, вращающееся вокруг Земли, которое обеспечивает такие услуги, как спутниковый Интернет и глобальное позиционирование.
«В настоящее время нет доступных моделей того, как это могло бы происходить. Мы лучше понимаем, как эти штормы повлияют на энергосистемы, но это все на суше. А что будет в океане никто не знает», – пишет Абду Джиоти. Выбросы корональной массы имеют тенденцию оказывать большее влияние на более высоких широтах, ближе к магнитным полюсам Земли. Вот почему Абду Джиоти больше беспокоит кабельная связь в одних регионах, чем в других. Так, её команда обнаружила, что Азия, например, подвергается меньшему риску, поскольку в качестве узла для многих подводных кабелей в регионе работает Сингапур, а он находится на экваторе. Многие кабели в этом регионе также довольно короткие, поскольку протянуты между островами и разворачиваются от единого концентратора, не образуя один непрерывный участок. А вот кабели, которые пересекают Атлантический и Тихий океаны на высоких широтах, будут подвергаться большему риску даже при умеренных штормах.
Глобальный Интернет создан исключительно устойчивым. Если один путь недоступен, трафик перенаправляется на другие пути, что потенциально может поддерживать соединение даже на пониженных скоростях в случае солнечной бури. Тем не менее, при определенном проценте выхода из строя глобальных кабелей неминуема дестабилизация сети. В первую очередь вылетят протокол пограничного шлюза и система доменных имен, что немедленно вызовет серьезные перебои в работе. Это будет интернет-версия дорожной пробки, в которой где-то вдруг погас светофор. Дорожное полотно как бы целое, но движения по нему нет. Таким образом чисто географически в случае солнечной бури первыми и сильнее всего пострадают Европа и Северная Америка. Но проблема осложняется тем, что строительство Интернета как раз началось именно там и когда закладывались основы глобальной сети – еще не было протоколов и процедур подготовки к солнечным штормам.
