يخطط الناتو لإنشاء إنترنت مداري احتياطي باستخدام النطاق العريض عبر الأقمار الصناعية

في 18 فبراير 2024، أصاب هجوم صاروخي من المسلحين الحوثيين في اليمن سفينة الشحن روبيمار في البحر الأحمر. ومع إجلاء الطاقم، ستستغرق السفينة المعطلة أسابيع حتى تغرق أخيرًا، لتصبح رمزًا لأمن الإنترنت العالمي في هذه العملية. وقبل أن تغرق، جرت السفينة مرساتها خلفها لمسافة تقدر بنحو 70 كيلومترا. وانتهى الأمر بقطع ثلاثة كابلات من الألياف الضوئية عبر قاع البحر الأحمر، والتي كانت تنقل حوالي ربع إجمالي حركة الإنترنت بين أوروبا وآسيا. كان لا بد من إعادة توجيه عمليات نقل البيانات عندما أدرك مهندسو النظام أن الكابلات قد تعرضت للتلف. لذا، سيبدأ حلف شمال الأطلسي هذا العام في اختبار خطة لإصلاح نقاط الضعف التي تعاني منها روبيمارتم توضيح غرق الصورة بوضوح شديد.

تحمل خطوط الألياف الضوئية البحرية في العالم أكثر من 95 بالمائة من اتصالات الإنترنت العابرة للقارات. تمتد هذه الخيوط الصغيرة الممتدة من الألياف الزجاجية لمسافة 1.2 مليون كيلومتر تقريبًا حول الكوكب، وكل خط لديه القدرة على أن يصبح نقطة اختناق حساسة خاصة به. هناك ما بين 500 إلى 600 كابل تعبر أرضيات المحيطات في جميع أنحاء العالم.

يقول تيم سترونج، نائب رئيس الأبحاث في شركة استشارات الاتصالات TeleGeography: “إنهم لا يدفنون عندما يعبرون المحيط”. “إنها تجلس في قاع البحر مباشرةً، وفي أعماق المحيطات، في أعماق البحار، يكون سمكها بهذا القدر تقريبًا” – يصنع دائرة بأصابعه – “أقل من خرطوم حديقة. إنهم هشون.”

ويدرس مشروع HEIST التابع لحلف شمال الأطلسي الآن سبل حماية خطوط الإنترنت تحت سطح البحر في الدول الأعضاء، بما في ذلك مسار الكابلات الأطلسية البالغ عددها 22 مسارًا، من خلال الكشف السريع عن تلف الكابلات وإعادة توجيه البيانات إلى الأقمار الصناعية. الجغرافيا TeleGeography

تُستخدم كابلات الألياف الضوئية تحت سطح البحر، وفقًا لبعض التقديرات، في معاملات مالية تزيد قيمتها عن 10 تريليون دولار أمريكي يوميًا، فضلاً عن الاتصالات الدفاعية المشفرة وغيرها من الاتصالات الرقمية. إذا تمكنت سفينة غارقة من قطع جزء من نقل البيانات العالمية عن طريق الخطأ، فماذا يمكن أن يحدث في هجوم منظم من قبل حكومة مصممة؟

وهنا يأتي دور منظمة حلف شمال الأطلسي، التي أطلقت الآن مشروعاً تجريبياً لمعرفة أفضل السبل لحماية حركة الإنترنت العالمية وإعادة توجيهها عندما تكون هناك مشكلة. يُطلق على المشروع اسم HEIST، وهو اختصار لهندسة الغواصات الفضائية الهجينة التي تضمن أمن المعلومات للاتصالات. (“Infosec” هو اختصار لعبارة “أمن المعلومات”.)

ربما لم يكن لدى الحوثيين أي فكرة عن الضرر الذي سيلحقونه من خلال مهاجمة المنطقة
روبيمارلكن المسؤولين الغربيين يقولون إن هناك أدلة كثيرة على أن روسيا والصين حاولتا تخريب الكابلات البحرية. بينما كان هذا المقال في طور النشر، تم قطع كابلين تحت البحر في بحر البلطيق – يربطان السويد بليتوانيا وفنلندا بألمانيا – مع وجود شكوك حول سفينة تجارية صينية في المنطقة. وذهب وزير الدفاع الألماني، بوريس بيستوريوس، إلى حد وصف انقطاع التيار الكهربائي بأنه “تخريب”.

“ما نتحدث عنه الآن هو البنية التحتية الحيوية في المجتمع.” —هنريك جونسون، نائب رئيس معهد بليكينج للتكنولوجيا، كارلسكرونا، السويد

هذا العام والعام المقبل، يقول منظمو HEIST إنهم يأملون في تحقيق هدفين على الأقل: أولاً، التأكد من أنه عند تلف الكابلات، سيعرف المشغلون موقعهم الدقيق بسرعة من أجل تخفيف الاضطرابات. ثانيًا، يهدف المشروع إلى توسيع عدد المسارات التي تنتقل بها البيانات. وعلى وجه الخصوص، ستقوم HEIST بالبحث في طرق تحويل حركة المرور ذات الأولوية العالية إلى الأقمار الصناعية الموجودة في المدار.

يقول جريجوري فالكو، المدير القطري لحلف الناتو في HEIST والأستاذ المساعد في الهندسة الميكانيكية وهندسة الطيران في جامعة كورنيل: “إن اسم اللعبة عندما يتعلق الأمر بتمكين الاتصال المرن هو تنوع المسار”. ويقول إن ضمان تنوع مسارات الإنترنت يجب أن يشمل “شيئًا ما في السماء وليس شيئًا ما”. [just] ماذا يوجد في قاع البحر.”

اختبار الفشل الآمن

في عام 2025، يخطط منظمو HEIST لبدء الاختبار في معهد بليكينج للتكنولوجيا (BTH) في كارلسكرونا، على الساحل الجنوبي للسويد. وهناك، سوف يقومون بتجربة الأنظمة الذكية التي يأملون أن تسمح للمهندسين بتحديد موقع الكسر في كابل تحت البحر بسرعة وبدقة متر واحد. وسيعمل الباحثون أيضًا على بروتوكولات تعمل على توجيه عمليات نقل البيانات بسرعة إلى الأقمار الصناعية المتاحة، على الأقل على نطاق تجريبي. ويقول فالكو إنهم سيحاولون حل مجموعة القواعد المتداخلة لاستخدام الكابلات البحرية، حيث لا يوجد كيان واحد يشرف عليها. ويشارك في هذا المشروع باحثون من أيسلندا والسويد وسويسرا والولايات المتحدة ودول أخرى.

“ما نتحدث عنه الآن هو البنية التحتية الحيوية
يقول هنريك جونسون، نائب رئيس جامعة BTH ومنسق جهود اختبار HEIST. موقعها، على ساحل بحر البلطيق، مهم: فهو ممر مائي حيوي لكل من دول الناتو والروس. يقول جونسون: “لقد وقعت حوادث تخريب للكابلات بين السويد وإستونيا وفنلندا”. “لذا فإن تلك الحوادث هي بالنسبة لنا حقيقة واقعة.”

يقول سترونج من TeleGeography إنه حتى بدون أي تخريب متعمد، هناك حوالي 100 انقطاع للكابلات سنويًا، معظمها يتم إصلاحه بواسطة سفن متخصصة على أهبة الاستعداد في الموانئ حول العالم. يمكن أن يستغرق الإصلاح الواحد أيامًا أو أسابيع ويكلف عدة ملايين من الدولارات الأمريكية. ولكن حتى الآن، لم يكن أمام شركات الاتصالات – والعديد من البلدان – خيار آخر.

يقول نيكولو بوشيتي، وهو طالب دكتوراه في جامعة كورنيل يعمل في مشروع HEIST: “فكر في أيسلندا”. “تتمتع أيسلندا بالكثير من الخدمات المالية، والكثير من الحوسبة السحابية، وهي متصلة بأوروبا وأمريكا الشمالية بأربعة كابلات. إذا تم تدمير هذه الكابلات الأربعة أو تعرضها للخطر، فستكون أيسلندا معزولة تمامًا عن العالم.

يمكن أن تتجاوز وصلات الأقمار الصناعية الكابلات التالفة، ولكن ربما يكون أكبر قيود النسخ الاحتياطية عبر الأقمار الصناعية هو معدل نقلها. حجم البيانات التي يمكن نقلها إلى المدار أقل بكثير مما تتعامل معه الألياف الضوئية حاليًا. وتقول جوجل إن بعض خطوط الألياف الضوئية الأحدث يمكنها التعامل مع 340 تيرابايت في الثانية؛ تحمل معظم الكابلات كمية أقل، لكنها لا تزال تتفوق بشكل كبير على 5 جيجابت في الثانية التي تقول ناسا إنه يمكن إرسالها عبر الأقمار الصناعية في نطاق Ku (12-18 جيجا هرتز)، وهو تردد الموجات الدقيقة المستخدم على نطاق واسع.

“[The undersea cables] لا يتم دفنهم عندما يعبرون المحيط. إنهم يجلسون مباشرة في قاع البحر، وفي أعماق المحيطات، في أعماق البحار العميقة. … إنها هشة.” —تيم سترونج، نائب رئيس الأبحاث في TeleGeography

يخطط فريق HEIST للعمل على هذا، جزئيًا، باستخدام أنظمة بصريات ليزر ذات نطاق ترددي أعلى للتواصل مع الأقمار الصناعية. تعمل وكالة ناسا منذ فترة طويلة على الاتصالات البصرية، وكان آخرها تجربة أجريت على متن مهمة الكويكب Psyche. قامت Starlink بتجهيز أحدث أقمارها الصناعية بأشعة الليزر تحت الحمراء للاتصالات بين الأقمار الصناعية، وقال مسؤولون من مشروع Kuiper التابع لشركة Amazon إن الشركة تخطط لاستخدام اتصالات الليزر أيضًا. تقول وكالة ناسا إن ليزر الأقمار الصناعية يمكنه حمل ما لا يقل عن 40 ضعفًا من البيانات التي تحملها أجهزة الإرسال الراديوي، ولا تزال أقل بكثير من سعة الكابل، لكنه يعد تقدمًا كبيرًا.

لا تزال عمليات نقل الليزر لها قيود. يتم حظرها بسهولة بواسطة السحب أو الضباب أو الدخان، على سبيل المثال. ويجب أن تستهدف بدقة. تعتبر الإشارات المتأخرة (المعروفة أيضًا باسم الكمون) مشكلة أيضًا، خاصة بالنسبة للأقمار الصناعية في المدارات الأعلى. يقول فريق HEIST إنه سيختبر طرقًا جديدة لتوسيع النطاق الترددي وتقليص وقت تأخير الإشارة، على سبيل المثال، من خلال تجميع ترددات الراديو المتاحة، ومن خلال تحديد أولويات البيانات التي يتم إرسالها في حالة حدوث مشكلة. يقول فالكو من جامعة كورنيل: “لذلك هناك طرق للتغلب على هذا الأمر، ولكن لا يوجد منها حل سحري”.

يقول فالكو إن مفتاح العثور على إجابات جيدة هو عملية مفتوحة المصدر في HEIST. ويقول: “سوف نجعل الأمر علنيًا للغاية، ونريد أن يقوم الناس بإحداث الكثير من الثغرات فيه”. ويقول إن الأخذ والعطاء وإعادة الابتكار المتكرر سيكونان ضروريين للمرحلة التالية من المشروع. ويقول: “سنقوم بتمكين هذه الإمكانية بشكل أسرع مما كان يعتقده أي شخص”.