新冠大流行之后 研究证实太阳风暴对互联网存在的风险正在增加

太阳风暴可能导致包括互联网在内的大量通信中断(社交网站)
太阳风暴可能导致包括互联网在内的大量通信中断(社交网站)

几十年来,科学家们已经知道强烈的太阳风暴或日冕物质抛射(coronal mass ejection)——这是太阳风和其他轻同位素等离子体的大规模爆炸以及日冕上方的磁场——会损坏电网,并可能导致长时间停电。

这些风暴和爆炸的影响将包括从全球供应链和运输到互联网以及访问全球定位系统 (GPS) 能力的所有地方。

然而,这种太阳能辐射可能对互联网基础设施产生的影响尚未得到具体探讨,因为新的研究表明,这种损害可能是灾难性的,尤其是对支持全球互联网的海底电缆而言。

在 SIGCOMM 2021 数据通信大会上,加利福尼亚大学的桑吉塔·乔蒂发表了一篇题为“超级太阳风暴:世界互联网末日规划”的论文,研究了快速移动的磁化太阳粒子云可能对全球互联网造成的损害。

桑吉塔·乔蒂研究指出,太阳风暴中还有一个可能导致停电的细微差别,在这种情况下,即使电力在数小时或数天内恢复,大规模互联网中断仍会持续。

但也有一些好消息,桑吉塔·乔蒂研究发现,即使发生大规模太阳风暴,本地和区域互联网基础设施的风险也很低,因为光纤本身不受地球感应电流的影响。

接地(这是一个术语,指的是一方面是在电气设备或设备网络与另一方面是大量地球之间有意建立的电气连接)短电缆距离也非常有规律地进行。但是,连接大陆的长海底电缆面临的风险要大得多。

太阳风暴破坏了世界各地的许多此类电缆,即使当地基础设施完好无损,也可能会切断各国与源头的联系,从而导致大量连接中断。这就像切断通往公寓楼的水流一样,因为主要供水源被切断。

我们准备好迎接太阳风暴了吗?

研究人员桑吉塔·乔蒂告诉《连线》杂志说:“真正让我想到这一点的是,随着新冠疫情的爆发,我们看到了世界是多么的措手不及。” 没有协议可以有效地处理它,互联网的弹性也是如此,我们的基础设施没有为大规模的太阳风暴事件做好准备,我们对损害程度的了解有限。”

这种信息差距主要来自缺乏数据,严重的太阳风暴非常罕见,以至于在近代历史上只发生了3个主要例子。

1859 年和 1921 年的重大事件表明,地磁扰动可能会破坏电力基础设施和电报线等通信线路。

1859 年,在所谓的卡林顿太阳风暴事件中,指南针以出人意料的巨大方式摆动,在哥伦比亚的赤道上可以看到北极光,但这些地磁扰动发生在现代电网建立之前。

1989 年一场温和的太阳风暴摧毁了魁北克水电电网,并导致加拿大东北部停电 9 小时,但这也发生在现代互联网基础设施出现之前。

桑吉塔·乔蒂表示,虽然这种情况并不经常发生,但日冕大规模爆炸对互联网的弹性构成了真正的威胁。在太阳风暴活动降低了 30 年之后,乔蒂和其他研究人员指出,发生另一场事件的可能性正在增加。

随着大流行对互联网的依赖越来越大,当强烈的太阳风暴发生时,很难想象永久的电网中断将造成怎样的影响(路透社)

为什么互联网面临灭绝的威胁?

由于各种原因,海底互联网电缆很可能容易受到太阳风暴的破坏。

为确保跨洋传输的数据完好无损,根据电缆的不同,电缆以大约 50 公里至 150 公里的间隔安装了中继器,这些设备会放大光信号,确保传输过程中不会丢失任何东西。

虽然光纤电缆不会直接受到磁感应电流的干扰,但中继器的电子内部部件容易受到损坏,损坏会使整个海底电缆无法使用。而且,海底光缆只是在相隔数百或数千公里的长间隔接地,使得中继器等薄弱组件更容易受到地磁电流的影响,不同之处在于一些接地点比其他接地点更有效。

除此之外,一场重大的太阳风暴可能会摧毁任何绕地球运行的设备,包括那些通过卫星提供互联网和全球定位等服务的设备。

乔蒂表示,“目前没有可用的模型来说明这种情况如何发生,”并补充说,“我们对这些风暴如何影响能源系统有了更深入的了解,但这一切都发生在陆地上。在海洋中,很难预测。”

一场重大的太阳风暴可能会摧毁围绕地球运行的任何设备,这些设备支持卫星互联网和全球定位等服务(法国媒体)

哪些地方风险最大?

日冕物质喷发往往在地球磁极附近的高纬度地区产生更大的影响,这就是乔蒂对某些地区电缆存在更大的担忧。

例如,乔蒂发现亚洲面临的风险较小,因为新加坡是该地区许多海底电缆的枢纽,并且位于赤道,该区域的许多电缆也更短,因为它们从该轴向多个方向分叉,而不是设置在一个连续的拉伸范围内。在高纬度穿越大西洋和太平洋的电缆将更容易受到中等风暴的影响。

全球互联网是为弹性而设计的;如果一条路由不可用,流量将被重定向到其他路由,是一种可以在发生太阳风暴的情况下保持通信的属性,即使是以低速保持通信。

但是对这些重要动脉的足够损伤将开始破坏网络的稳定性。乔蒂表示,根据电缆断裂的位置,基本的数据路由系统可能会开始出现故障,从而导致停电。

北美和其他一些地区为与太阳风暴准备相关的网络运营商制定了最低标准和程序。德州农工大学智能电网中心负责人托马斯·奥弗比表示,过去 10 年,网络运营商在降低风险方面取得了一些进展。但他强调,由于地磁扰动非常罕见且相对未经研究,极端天气事件或网络攻击等因素造成的其他威胁越来越受到重视。

奥弗比表示,“部分问题是我们对风暴的经验不多,”并补充说,“有些人认为地磁扰动将是一个灾难性的场景,而另一些人则认为这不会是一件大事。我认为这是我们绝对希望为之做好准备的事情,我一直致力于开发风险评估工具。但与此同时,这个领域中正在发生的许多其他事情很重要,也是优先事项。”

互联网的基础设施方面包含更多未知数,乔蒂强调,她的研究只是更全面、多学科研究和建模的开始,需要进行更全面的研究和建模,以充分了解威胁的规模。虽然严重的太阳风暴很少见,但风险非常高,这种规模的全球破坏将影响地球上几乎每个行业和每个人。

来源 : 电子网站

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