據媒體報導，科學家們幾十年前就知道，極端的太陽風暴或日冕物質拋射可能會破壞電網並可能導致長時間停電。從全球供應鏈、運輸到網際網路和GPS接入，所有地方都將受到影響。然而到目前為止，人們對這種太陽輻射可能對網際網路基礎設施產生的具體影響的研究較少。
新研究表明，這些故障可能是災難性的，尤其是對支撐全球網際網路的海底電纜來說。
在周四舉行的2021年SIGCOMM數據通信會議上，加州大學歐文分校的Sangeetha Abdu Jyothi展示了《Solar Superstorms: Planning for an Internet Apocalypse》，這是一項有關快速移動的磁化太陽粒子雲可能對全球網際網路造成的損害的研究。Abdu Jyothi的研究指出了導致停電的太陽風暴的另一個細微差別：即使在數小時或數天內恢復電力，大規模的網際網路中斷仍會持續。
首先有一些好消息。Abdu Jyothi發現，當地和地區的網際網路基礎設施即使在大規模的太陽風暴中受損的風險也很低，因為光纖本身不受地磁感應電流的影響。短電纜跨距也很有規律地接地。但對於連接各大洲的海底電纜來說風險則要大得多。一場太陽風暴破壞了世界各地的這些電纜，這可能會造成大規模的連接損失，因為其從源頭上切斷了各國的連接，單當地的基礎設施卻完好無損。
「真正讓我思考這個問題的是，在這場大流行中，我們看到世界是多麼的措手不及。沒有有效的協議來應對它，這跟網際網路彈性是一樣的，」Abdu Jyothi在演講前告訴WIRED，「我們的基礎設施還沒有為大規模太陽活動做好准備。我們對損失的程度了解非常有限。」
這種信息缺口主要來自數據的缺乏。強烈的太陽風暴非常罕見，在近代歷史上只有三個大型例子。1859年和1921年的大事件表明，地磁擾動可以破壞電力基礎設施和通信線路。在1859年大規模的「卡林頓事件」期間，指南針的指針不可預測地劇烈擺動，在哥倫比亞的赤道上可以看到北極光。但這些地磁干擾發生在現代電網建立之前。1989年，一場中等強度的太陽風暴摧毀了Hydro-Québec的電網，這導致加拿大東北部地區停電9小時，但那也是在現代網際網路基礎設施興起之前發生的。
Abdu Jyothi指出，盡管日冕物質拋射不經常發生，但它是對網際網路恢復能力的真正威脅。在經歷了30年的太陽風暴低潮後，她和其他研究人員指出，再次發生太陽風暴事件的可能性正在上升。
由於幾個原因，海底網際網路電纜可能容易受到太陽風暴的破壞。為了在海洋中完整地引導數據，電纜上安裝了中繼器，根據電纜的不同，中繼器的間隔大約為50至150公里。這些設備放大光信號，確保在傳輸過程中不會丟失任何東西。雖然光纜並不容易直接受到地磁感應電流的干擾，但中繼器的電子內部結構卻很容易受到干擾–如果中繼器發生足夠多的故障就會導致整個海底電纜無法使用。此外，海底電纜只能間隔數百或數千公里接地，這使得中繼器等脆弱部件更容易暴露在地磁誘導的電流中。海底的組成也各不相同，這可能使一些著陸點比其他著陸點更有效。
最重要的是，一場大的太陽風暴還可能摧毀任何環繞地球運行的設備，這些設備能夠提供衛星網際網路和全球定位等服務。
Abdu Jyothi指出：「目前還沒有模型可以證明這是如何發生的。我們對這些風暴如何影響電力系統有了更多的了解，但那都是在陸地上。在海洋中就更難預測了。」
日冕物質拋射往往在高緯度地區、更靠近地球磁極的地方產生更大的影響。這就是為什麼Abdu Jyothi更擔心一些地區的電纜。比如她發現亞洲面臨的風險較小，因為新加坡是該地區許多海底電纜的樞紐且位於赤道。該區域的許多電纜也更短，因為它們從中心向多個方向分支，而不是作為一個連續的跨度。在高緯度穿越大西洋和太平洋的電纜，即使是中等強度的風暴也會面臨更大的風險。
全球網際網路是建立在彈性之上的。如果一條路徑不可用，交通就會繞過其他路徑，這樣在遇到太陽風暴的情況下，即使速度降低也能保持網絡連接。但對這些重要的動脈造成足夠的破壞就會導致網絡的不穩定。Abdu Jyothi指出，根據電纜中斷發生的地點，邊界網關協議和域名系統等基礎數據路由系統可能會開始出現故障並造成連鎖中斷。這是網際網路版的交通堵塞，如果一個大城市繁忙的十字路口的路標消失了，交通燈熄滅了就會發生交通堵塞。
北美和其他一些地區為電網運營商制定了跟太陽風暴准備有關的最低標準和程序。德州農工大學智能電網中心(Smart Grid Center)主任Thomas Overbye表示，電網運營商在過去10年里已經在降低風險方面取得了一些進展。但他強調，由於地磁擾動如此罕見且相對較少被研究，來自極端天氣事件或網絡攻擊的其他威脅正日益成為優先考慮的因素。
「部分問題是我們對風暴沒有太多經驗，」Overbye說道，「有些人認為地磁擾動將是一個災難性的場景，也有人認為它不會是一個大事件。我認為在中間。我認為這是我們作為一個行業想要做好准備的事情，我一直在努力開發評估風險的工具。但在這個行業中還有很多其他重要的事情正在發生。」
網際網路基礎設施方麵包含更多的未知因素。Abdu Jyothi強調，她的研究只是更廣泛的跨學科研究和建模的開始，為了充分了解威脅的規模還需要進行這些研究和建模。雖然嚴重的太陽風暴極為罕見，但風險卻非常高。如此大規模的全球連接中斷將影響地球上幾乎所有的行業和人。
來源：cnBeta
