太陽風暴——現(xiàn)代互聯(lián)網絡必須面對的“終極攻擊”
SolarWinds(太陽風)供應鏈攻擊是近年來最嚴重的安全威脅之一，甚至引發(fā)了全球關鍵基礎設施新一輪的網絡安全“軍備競賽”。但頗具諷刺意味的是，SolarWinds攻擊中使用的后門名稱——Sunburst(太陽風暴、日冕拋射)，或許才是現(xiàn)代互聯(lián)網絡無法應對的“終極攻擊”。
幾十年來，科學家們已經知道極端太陽風暴可以損壞電網甚至導致長時間停電。而且，大型太陽風暴的攻擊幾乎沒有死角，從全球工業(yè)系統(tǒng)鏈路到互聯(lián)網以及GPS系統(tǒng)等都無法幸免。但糟糕的是，現(xiàn)代互聯(lián)網基礎設施還從未經受過極端太陽風暴的“壓力測試”，人們對此類事件缺乏預案和損失評估。但最新研究表明，太陽風暴引發(fā)的故障可能是災難性的，特別是對于支撐全球互聯(lián)網的海底電纜而言。
在上周舉行的SIGCOMM 2021數(shù)據(jù)通信會議上，加州大學歐文分校的Sangeetha Abdu Jyothi發(fā)表了“太陽能超級風暴：互聯(lián)網天啟計劃”，該計劃用于研究高速磁化太陽粒子云可能對全球互聯(lián)網造成的損害。Abdu Jyothi的研究指出，太陽風暴對電網和互聯(lián)網造成的影響有很大不同，太陽風暴導致的電力中斷可在幾小時或幾天內恢復，而互聯(lián)網的大規(guī)模中斷則會持續(xù)更長時間。
Abdu Jyothi團隊研究發(fā)現(xiàn)，在極端太陽風暴中，本地和區(qū)域互聯(lián)網基礎設施受損的風險也很低，因為光纖本身幾乎不受地磁感應電流的影響。但對于連接大陸的長海底電纜，風險要大得多。Abdu Jyothi指出：“今天的互聯(lián)網基礎設施顯然沒有為大規(guī)模的太陽風暴事件做好準備。我們對損害程度的了解也非常有限。目前，互聯(lián)網基礎設施方面的未知數(shù)更多，需要進行更廣泛的跨學科研究和建模，以充分了解威脅的規(guī)模。”
這種信息差距主要來自缺乏數(shù)據(jù)。嚴重的太陽風暴非常罕見，在近代歷史上只有三個主要例子。1859年和1921年的大型事件表明，地磁干擾會破壞電力基礎設施和電報線等通信線路;在1859年大規(guī)模的“卡靈頓事件”期間，羅盤指針劇烈且不可預測地擺動，在哥倫比亞的赤道上可以看到北極光。但這些地磁擾動發(fā)生在現(xiàn)代電網建立之前;1989 年一場中等強度的太陽風暴摧毀了魁北克水電公司的電網，并在加拿大東北部造成了9小時的停電，但這也發(fā)生在現(xiàn)代互聯(lián)網基礎設施興起之前。
Abdu Jyothi說，雖然它們不經常發(fā)生，但太陽風暴是對互聯(lián)網彈性的真實存在的威脅。在太陽表面經歷了30年的“風平浪靜”后，一次災難性的太陽風暴的發(fā)生概率正在逐漸累積。最重要的是，一場嚴重的太陽風暴還可能摧毀任何繞地球運行的設備，這些設備支持衛(wèi)星互聯(lián)網和全球定位等服務。
日冕物質拋射往往在高緯度地區(qū)產生更大的影響，因為那里更接近地球的磁極。而亞洲面臨的風險較小，因為位于赤道的新加坡是該地區(qū)許多海底電纜的樞紐。該地區(qū)的許多電纜也較短，因為它們從該樞紐向多個方向分支，而不是一個連續(xù)的跨度。但對對高緯度地區(qū)穿越大西洋和太平洋的電纜來說，即使是中等強度的風暴也將產生嚴重的威脅。
全球互聯(lián)網是面向彈性構建的。如果一條路徑不可用，網絡流量會重新路由到其他路徑，這種彈性可能會在發(fā)生太陽風暴時保持網絡的連通性，即便速度會降低。但是，如果太陽風暴對互聯(lián)網動脈(海底電纜)造成足夠嚴重的損傷，那么整個互聯(lián)網的穩(wěn)定性將被動搖。
Abdu Jyothi表示：“根據(jù)電纜中斷發(fā)生的位置，邊界網關協(xié)議和域名系統(tǒng)等基礎數(shù)據(jù)路由系統(tǒng)可能會開始出現(xiàn)故障，造成連鎖中斷。這和交通堵塞事故一樣，如果一個大城市繁忙十字路口的道路標志消失，交通燈熄滅，就會發(fā)生大面積的交通擁堵。”
目前，部分國家已經開始為電網運營商制定了與太陽風暴準備相關的最低標準和程序。德克薩斯農工大學智能電網中心主任Thomas Overbye表示：“過去10年，電網運營商在降低風險方面取得了一些進展。但由于地磁干擾如此罕見且缺乏相關研究，極端天氣事件或網絡攻擊等其他威脅也越來越受到重視。有些人認為地磁擾動將是災難性，而另一些人則認為這不會是一個重大事件。我們正在努力開發(fā)評估風險的工具。”
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