Мы быстро привыкли к беспроводному интернету, читаем про стремительное развитие спутниковой связи и надеемся, что вскоре полностью избавимся от проводов. Но суровая правда заключается в том, что почти 95% глобального интернет-трафика проходит по подводным кабелям, расположенным на дне океанов и морей. И эту инфраструктуру требуется постоянно развивать из-за растущего потока данных, а также угроз безопасности, которые таит в себе возможность перехвата данных или повреждения этой инфраструктуры.
На текущий момент насчитывается более 550 подводных интернет-кабелей протяженностью более 1,3 млн. км. Просмотреть все маршруты вы можете на сайте www.submarinecablemap.com. Современные кабели позволяют, к примеру, за секунды переместить эквивалент всей коллекции Библиотеки конгресса США в Австралию. Первый трансатлантический кабель телеграфа, соединивший США с Великобританией, был проложен в 1858 году. Тогда королева Виктория отправила телеграмму президенту США Джеймсу Бьюкенену, правда, на ее доставку ушло 17 часов. В 1988 году по дну Атлантического океана был проложен первый межконтинентальный оптоволоконный кабель TAT-8, который принадлежит операторам AT&T, France Telecom и British Telecom. Сегодня производством, прокладкой и обслуживанием кабелей почти полностью занимаются частные компании, такие как Alcatel Submarine Networks (Франция), SubCom (США), NEC (Япония) и Huawei Marine Networks (Китай). Также активно инвестируют в эту сферу Google, Amazon, Microsoft и другие компании.
Когда вы смотрите ролики на YouTube, слушаете музыку или, возможно, читаете эту статью, велика вероятность, что они попали к вам именно через подводный кабель. Но это далеко не вся польза от межконтинентальной связи. Только финансовый сектор ежедневно отправляет по подводным каналам переводов на сумму около 10 трлн. долларов. В настоящее время пропускная способность трансатлантического соединения может достигать 250 Тбит/с, что примерно равно одновременной потоковой передаче 3,3 млн. видеороликов с разрешением 4K. Но эксперты считают, что потребность в подводных кабелях будет расти, поскольку растет спрос на передачу данных. Благодаря переходу на облачные сервисы и распространению сетей 5G в ближайшем будущем требования к пропускной способности каналов будут увеличиваться почти вдвое каждые 2 года.
Устройство и создание кабеля
Может показаться, что подводные кабели создаются по каким-то особенным технологиям, но это верно лишь отчасти. Основу кабеля составляет обычное оптическое волокно, причем в разных кабелях количество оптоволоконных пар будет отличаться. В то же время устройство подводного кабеля имеет определенные нюансы, связанные с защитой кабеля от давления воды и различных угроз. Оптоволокно укладывается в медные трубки, которые заполняются гидрофобным гелем. Количество трубок отличается в зависимости от конструкции кабеля. Вся эта начинка помещается в слой поликарбоната, усиливающего конструкцию, а затем в алюминиевую обертку. Далее идет стальная оплетка, защищающая оптоволокно от повреждений. На оплетку накладывается майларовая пленка, устойчивая к ударам и износу. Последним наружным слоем становится полиэтелен. Через равные промежутки на кабель монтируют усилители сигнала, а по кабелю пропускают электрический ток.
Любопытно, что часть опускаемой на глубину конструкции имеет диаметр до 6 сантиметров, так как на глубине кабелю грозит меньше опасностей. В то же время, в прибрежной зоне, кабели снабжаются более мощной защитой. Вес кабеля длиной 4 км будет достигать 15 тонн. Кабели обладают различной пропускной способностью, причем чаще всего это зависит от применяемых при передаче технологий. В зависимости от магистрали, показатели колеблются в пределах от 50 до 200 Тбит/с. Кабель рассчитан на срок службы до 25 лет, но завершить ее он может и раньше. Ненужный кабель либо отключают и оставляют на дне океана или же вытаскивают из-под воды и утилизируют.
В мире существует несколько крупных производителей кабелей. Одним из лидеров в этой отрасли является итальянская компания Prysmian, заводы которой производят силовые и оптические подводные кабели. На втором месте по производительности и прибыли находится французская Nexans (бывшая Alcatel Cable). Также к крупнейшим производителям стоит отнести китайскую Hengtong и японскую NEC. К слову, NEC еще в 2020 году анонсировали производство кабеля с 20 парами волокон.
Как прокладывают подводный кабель
Прокладка кабеля по дну океана или моря — это многолетний процесс, который стоит миллионы долларов. Процесс начинается с просмотра военно-морских карт, чтобы проложить лучший маршрут. Кабель лучше всего прокладывать на большой глубине, где ему ничего не грозит, кроме морской воды и давления. Чем ближе к берегу, тем ситуация становится сложнее. Кроме того, кабель толщиной всего в несколько сантиметров должен быть защищен от окружающей среды. Поэтому кабель, который прокладывают на мелкой береговой линии с большим количеством камней, специалисты дополнительно покрывают броней.
Корабли-кабелеукладчики наносят на карту морского дна траекторию, по которой в будущем проложат кабель. Специалисты избегают мест, где много подводных течений, вулканических зон и резких перепадов высот на дне. Когда маршрут проложен, а береговые соединения надежно закреплены, суда начинают укладывать кабель. Например, работы по прокладке кабеля Marea длиной 6000 км, который соединяет США и Южную Европу, заняли несколько лет, ведь весит он более 4,6 млн. кг, что в среднем равно весу 32 синих китов.
Подводный кабель крайне сложно перерезать, и дело не только в его толщине. Через него проходит более тысячи смертоносных вольт, что опасно для жизни. Но несмотря на это, повреждения кабелей под водой случаются. Эксперты TeleGeography привели интересную статистику насчет основных причин повреждений подводных кабелей и выяснили, что 38% повреждений происходят по вине рыболовных траулеров, 25% случается из-за бросания корабельных якорей, 14% связаны с природными явлениями, а 12% повреждений случается по причине естественного разрушения материалов. Но все-таки более 74% повреждений случаются именно по вине человека.
Основные угрозы и методы борьбы с ними
Так как подводные кабели являются основным элементом информационной инфраструктуры, возникают проблемы, связанные с их уязвимостями. В их числе:
- Уязвимость к механическим повреждениям. Обычный оптоволоконный кабель состоит из внутреннего оптического ядра, заключенного в оболочку из стали и медного проводника. Для изоляции используется полиэтилен. Диаметр такого кабеля составляет всего 17-21 мм. Кабели прокладывают специальные суда, а при прокладке используется подводный плуг, который закапывает их на небольшую глубину для лучшего доступа. Все это делает сети уязвимыми к повреждениям со стороны человека или животного. Также на целостность инфраструктуры сильно влияют природные катаклизмы. Ежегодно происходит более 100 инцидентов, связанных с повреждением кабелей.
- Уязвимость к прослушке. Во времена холодной войны, в начале 70-х годов прошлого века, американские военные успешно перехватывали данные, которые передавались по советскому подводному кабелю в Охотском море. Даже в наши дни, когда данные начали шифровать, спецслужбы могут получить контроль над кабелями. В 2013 году экс-сотрудник АНБ США Эдвард Сноуден рассказал, как британские и американские спецслужбы «прослушивали» более 200 кабелей в рамках сделки с американским телекоммуникационным гигантом AT&T.
- Сосредоточенность кабелей в отдельных регионах. Большая их часть по-прежнему проходит через США, хотя некоторые страны уже объединились для прокладки новых маршрутов в свете шпионского скандала с АНБ. Еще 17% мирового интернет-трафика проходит через Египет. Telecom Egypt, главный интернет-провайдер страны, берет плату с владельцев кабелей за их прокладку по стране. Отдельные инициативы направлены против обхода монополии китайского технологического гиганта Huawei, которого заподозрили во встраивании в кабели лазеек для шпионов. При этом Huawei Marine проложила или отремонтировала около 100 кабелей по всему миру.
- Недостаточная развитость инфраструктуры для ремонта. Всего в мире насчитывается около 60 ремонтных судов, а в эксплуатацию они вводятся крайне редко. При этом большинство судов старше 20 лет.
Так, например, тихоокеанское островное государство Тонга, с населением около 100 тысяч человек, оставалось без интернета дважды — в 2019 и 2022 годах. Оба раза причиной стал разрыв подводного кабеля Tonga Cable, соединяющего Тонга и другое океанское государство Фиджи. В первом случае разрыв произошел из-за того, что судно бросило якорь слишком близко от магистрали, тот зацепился за кабель и порвал его. В итоге Тонга пришлось перейти на спутниковый интернет, а через несколько дней проблему удалось локализовать и начать устранять. Во втором случае причиной повреждения кабеля стало извержение вулкана. Тогда королевство потеряло связь с внешним миром на несколько недель, так как ближайшее ремонтное судно находилось в 4700 км.
В июне 2022 года произошел разрыв интернет-кабеля Азия-Африка-Европа-1 (ААЕ-1) протяженностью 25000 км, который соединяет Гонконг с Францией. Кабель обеспечивает интернетом более 20 стран — от Индии до Греции и Италии. Из-за аварии без связи остались более 100 млн человек. В Эфиопии интернет-охват упал на 90%. Облачные сервисы Google, Amazon и Microsoft тоже не работали. Разрыв на AAE-1 произошел в том месте, где кабель проходит по суше через Египет. Вероятной причиной обрыва назвали диверсию. Подключение восстановили через несколько часов. Европарламент в своем отчете подчеркнул, что в этом районе высок риск широкомасштабных сбоев в работе интернета, в том числе и из-за морского терроризма. В настоящее время через Египет проходит 16 кабелей, которые несут 17% мирового трафика. Примечательно, что в 2013 году власти Египта уже арестовывали трех аквалангистов, которые перерезали другой кабель, SMW-4, обеспечивающий интернетом всю страну. Они заявили, что хотели украсть участок кабеля.
В 2006 году из-за сильного землетрясения в 6,7 балла в Азии остались без интернета Тайвань и Гонконг. Стихия стала причиной выхода из строя 80% подводных кабелей, в том числе Азиатско-Тихоокеанской кабельной сети, которая связывает Северную и Юго-Восточную Азию, и линии SEA-ME-WE-2, которая тянется от Южной Кореи вокруг Евразии до Нидерландов. Из-за обрыва пострадало множество коммерческих компаний. Многие торговцы ценными бумагами в Гонконге и Сингапуре не смогли получить котировки и выполнить заказы, а дилеры заявили, что у них возникли трудности с доступом к международным поставщикам для получения информации. А в 2008 году при повреждении подводного кабеля без интернета остались 75 млн. жителей Среднего Востока и Индии. Причиной аварии стал неудачно брошенный кораблем якорь. Она же вызвала еще серию инцидентов с перегрузкой сетевой инфраструктуры, так как слишком много трафика пустили в обход. В итоге не работали многие сайты и сервисы.
Для того чтобы снизить число аварий с участием судов, на них устанавливают сенсоры, которые подают сигнал тревоги, если корабли подходят слишком близко к кабелям. А ремонтные суда оснащают новейшим оборудованием. Например, обслуживающая кабели французская компания Optic Marine в 2022 году ввела в эксплуатацию судно CS Cable Vigilance, которое имеет на борту даже беспилотный аппарат. Одновременно модернизируют системы оповещения о разрывах. Например, австралийская компания Telstra использует систему Always On для почти мгновенного перенаправления интернет-трафика с одного кабеля на другой в случае возникновения проблемы. Это позволяет сократить время восстановления доступа в интернет с восьми часов до менее чем 30 минут. А Великобритания объявила, что разрабатывает многоцелевой разведывательный корабль, который будет помогать ВМФ и Министерству обороны обеспечивать безопасность подводной телекоммуникационной инфраструктуры. Судно оснастят передовыми датчиками и группировкой дистанционно управляемых и автономных подводных дронов. Его спустят на воду в этом году.
Из-за опасений шпионажа со стороны других стран некоторые государства уже вводят новые правила контроля кабелей. В 2020 году Федеральная комиссия по связи США призвала провести проверку наиболее значимых интернет-кабелей со станциями обслуживания в конкурирующих странах. Это четыре кабеля, которые соединяют США и Китай. По мнению регулятора, проверки позволят гарантировать, что другие страны не смогут блокировать или перехватывать трафик. В 2021 году Австралия, Великобритания и США также создали трехсторонний оборонный альянс AUKUS, который направлен на противодействие влиянию Китая в спорной акватории Южно-Китайского моря и на защиту подводной инфраструктуры в регионе. Теперь страны сотрудничают в области кибервозможностей, искусственного интеллекта, квантовых технологий и дополнительных подводных возможностей.
Решение проблем — новые магистрали
Развитие спутникового интернета пока не способно полностью заменить кабели. В связи с этим государства и компании принимают меры для того, чтобы создать более разветвленную кабельную сеть, которая будет охватывать новые регионы, чтобы центров сосредоточения инфраструктуры стало больше. Так, например, осенью 2022 года Google запустила подводный кабель Equiano, который соединил Западную Европу с Южной Африкой. Кабель длиной 15000 км имеет самую высокую пропускную способность из всех, что протянуты до Африканского континента (150 Тбит/с). Он тянется из Португалии вдоль западного побережья Африки и заканчивается в южноафриканском Мелкбосстранде. Equiano получил несколько ответвлений, которые соединяют его с другими странами, включая Намибию и Того. В дальнейшем к кабелю планируется подключить Нигерию, Демократическую Республику Конго и остров Святой Елены. Таким образом, это первый кабель в регионе, который идет в обход Египта. Также Google объявила о строительстве кабелей Blue и Raman, которые соединят Индию с Францией, пройдя через Красное море, Израиль и Средиземное море. Осенью 2022 года Google запустила кабель Grace Hopper, который объединил сетевую инфраструктуру США, Великобритании и Испании. Кабель идет от Нью-Йорка до британского города Бьюд в графстве Корнуолл, а его ответвление направляется в испанский Бильбао. Наконец, в 2033 году Google завершил прокладку первого подводного кабеля Topaz от канадского Ванкувера до городов Миэ и Ибараки в Японии.
Компания Meta также реализует проект прокладки кабеля 2Africa Pearls, который соединит Европу, Азию и Африку. Общая протяженность кабеля составит свыше 45000 км, что близко к мировому рекорду. Точки доступа кабеля будут располагаться в Омане, ОАЭ, Катаре, Бахрейне, Кувейте, Ираке, Пакистане, Индии и Саудовской Аравии, а страны Африки будут соединены между собой перекрестным подключением. Между телекоммуникационными компаниями AzerTelecom и «Казахтелеком» также существует соглашение о прокладке Транскаспийского оптоволоконного кабеля по дну Каспийского моря в рамках проекта Digital Silk Way, целью которого станет создание надежного цифрового канала между Европой и Азией. А консорциум Far North Fiber уже получил первые инвестиции для прокладки первого в мире арктического кабеля протяженностью почти 17000 км. В Far North Fiber участвуют американская Far North Digital, японская Arteria Networks и финская Cinia. Новая линия соединит Европу, Азию и Северную Америку. Кабель протянется от Европы до Японии через Гренландию, Канаду и Аляску, охватит Норвегию, Финляндию и Ирландию. Завершить проект планируется к концу 2026 года.
