美国战略与国际问题研究中心建议美国要维持海底网络安全与战略利益

业界 作者:全球技术地图 2021-03-27 18:03:49 阅读:70



2021年3月9日,美国战略与国际问题研究中心(CSIS)发布《保护海底网络安全:决策者入门指南》(Securing the Subsea Network: A Primer for Policymakers)报告。报告指出,美国作为海底网络世界的全球领先枢纽的地位已岌岌可危。



过去美国的海底网络承载着各大陆之间几乎所有的语音和互联网通信。但随着全球联网的日益普及和越来越多的国家正在上网,以及中国正迅速崛起成为领先的海底电缆供应商和所有者,这一格局已迅速改变。从2004年到2019年,美国处理的互联网流量从占全球一半下降到不到1/4,这反映了这种快速变化的格局。在此背景下,报告介绍了海底电缆系统的基本功能、规划方式及常见威胁,阐述了美国与海底网络相关的关键经济和战略利益,总结了美国在全球网络中作用减弱的三大趋势,并就保护美国在海底网络领域的领导地位提出了建议。

报告又将中国作为美国在全球海底电缆这个战略领域的主要竞争对手并加以防范,值得警惕。现介绍报告的主要观点以便清醒了解和应对。


海底电缆系统简介


海底电缆已经成为人们生活中不可或缺的一部分,就像高速公路和电网一样,它们常常被视为理所当然。该系统的视而不见特性也导致了人们对其工作方式的误解。报告阐述了海底电缆的基本功能、规划方式,及其面临的最常见威胁。

1、海底电缆——全球信息高速公路


报告指出,海底电缆是全球信息高速公路,承载着超过95%的国际数据传输。全球约有400根质量和容量各不相同的电缆,提供从流媒体视频、语音通讯到信用卡交易、自动取款机、股票交易等众多服务,并实现了线上教育、远程医疗援助等基本服务、支撑了云计算在全球的崛起、使计算能力的远程部署成为现实。报告澄清了一些对海底电缆的误解(见表1)。


报告指出,过去30年间,关键系统部件的技术创新推动海底电缆的性能迅速提升。目前,最为先进的海底电缆的核心部件包括:①多对可远程传输光束的超低损耗玻璃纤维,每一对玻璃纤维都是单独的数据传输管道,并被材料保护层包裹着;②位于电缆两端的终端设备,包括光发射机和网络管理软件;③沿电缆放置的中继器,以增强信号强度及重新生成信号(见图1)。


2、海底电缆规划流程

海底电缆从规划到落地面临技术、金融、政治和法律等众多领域的一系列关卡,并需要多个国家的公私利益相关方彼此协调。随着对海底电缆系统的需求不断增大,其规划过程也愈发具有挑战性(见图2)。


规划阶段。①预测需求。海底电缆耗资巨大、期望寿命长(可长达25年),对海底电缆的投资需要对潜在需求进行长期预测。②明确风险。海底电缆通常面临的风险包括突发事件(气候变化和地震等自然灾害)、地缘政治风险(对争议领土的主权主张)等。③计划系统弹性。弹性是海底网络的终极目标。

生产阶段。①项目负责人征求电缆制造商的建议。海底电缆的全球四大总承包商包括美国海底通信技术供应商(SubCom)、日本电气株式会社(NEC)、法国阿尔卡特海底网络公司(Alcatel)和中国华为海洋网络有限公司(HMN)。②在登陆点购买设备和服务。越来越多的电缆所有者选择在中立的互联数据中心结束电缆的铺设,这些中心允许不同的公司共享站点、更易于连接。③与登陆国的网络运营商达成协议,提供回程线路,将数据从登陆点输送至内陆和沿海目的地。

部署阶段。①对线路进行详细调查。运用桌面研究方法检查海底电缆线路的路径选择,并进行海洋调查以审查实际选择的路线,进一步确定环境影响、降低风险。②使用专业电缆敷设船部署电缆。③系统安装完毕后、激活之前,需进行一系列测试。

监管与维护阶段。①网管软件能及时发现性能问题并向操作人员报警,以便进行检查和维护。②全球共有约45艘电缆船,其中一些负责铺设海底电缆,剩下的少部分船只可以协助维修。

审批和监管许可。审批和监管许可是跨国海底电缆面临的最为繁琐的流程。在美国登陆的电缆必须获得联邦、州和地方各级批准。①在国家层面,美国联邦通信委员会(FCC)旗下的跨部门组织“电信小组”(Team Telecom)负责审查在美国登陆的海底电缆的申请,审查其国家安全风险。这一审查过程漫长而反复,平均耗时8.5个月。2020年,美国推出将电信小组建制化的行政令,司法部、国土安全部和国防部成为其核心成员,商务部和国务院等为其提供支持,并对审查时长加以限制。②州和地方各级还需采取其他审查步骤。一般需取得州环境许可证、当地的建筑许可证和分区许可证等。③在其他国家进行海底电缆规划与部署也需进行上述审批步骤。此外,仅穿过某国水域或领海、不在该国登陆的海底电缆,也需获得其批准。

3、海底电缆面临的威胁


根据联合国的数据,每年平均有150~200条海底电缆发生故障。捕鱼和海运活动是最常见的故障原因,占所有故障的近2/3(图3)。



降低风险的对策包括:①为电缆装设装甲,在近海区域将电缆埋在海底,与捕鱼人员加强协调,电缆规划者要避免在指定的船只停泊区域部署电缆。②为保护海底电缆而推出法规条约,如《1884年保护海底电缆公约》确保铺设、维修和维护电缆的自由等。③通过使用包括物理安全、加密、冗余系统和实时监控的多层安全方法保护数据的机密性、完整性和可用性(见图4),自动化监控电缆的流量与物理状况变化。④鼓励建设韧性网络。海底网络规划的最终目标是集容量、冗余和多样性等元素于一身的韧性网络。



海底电缆的关键经济和战略利益


得益于其创新、投资和对外开放,美国占据了海底电缆网络领域的全球枢纽地位,并从中收获了经济利益和战略利益。自20世纪90年代的互联网热潮至21世纪前十年末,美国企业主要面临来自合作伙伴和盟友的挑战,即以商业竞争为主。但中国的崛起成为新的地缘政治挑战。为应对这一挑战,需要仔细考虑利害攸关的美国利益。

1、经济利益


海底电缆能够提供高薪工作岗位、提高生产率、刺激经济增长,从而增强美国经济实力。

海底电缆提供的高速互联网接入增加了就业、刺激了GDP增长。如严重依赖海底电缆的美国金融行业、数字服务行业分别提供了650万与143万个就业岗位;每个美国数据中心在建设过程中提供平均近1700个工作岗位、创造3.25亿美元财富,在运行过程中,提供157个工作岗位、每年开展价值达4000余万美元的经济活动。

海底电缆提供的高速互联网接入刺激了创新,降低了贸易壁垒。美国的全球网络领先地位赋予美国企业竞争优势,使其利用互联网来销售产品、更容易进入外国市场。

海底电缆提供的可靠国际带宽促进了依赖全球通讯、推动美国经济增长的数个领域的创新发展。如远程教育和医疗服务不断增加;科研界研发疫苗、人工智能技术等。

美国企业占据海底电缆技术的领先地位。海底电缆技术行业价值234亿美元,美国企业是先进超低损耗光纤、电缆部件、网络终端、从海洋调查到航路规划等系列服务的领先制造商。海底电缆技术跨物理、海洋技术和计算机科学等领域,是美国科学、工程和技术基础的重要组成部分。

2、战略利益


海底电缆支撑数个美国战略利益。

海底电缆促进海外经济发展。海底电缆提供的网络连接改善了数个非洲国家、太平洋岛屿经济体的就业情况。

海底电缆为增强美国软实力(即通过吸引或劝导而非强迫或收买来施加影响力)提供渠道。电影、电子游戏、教育和媒体等交互影响了外国对美国信誉和声誉的看法。

海底电缆服务于民主地获取信息这一美国长期外交政策目标。作为国际数据的主要传输管道,海底电缆是传播宽容、开放、自由的民主价值观的核心手段。

海底电缆服务于美国的外交通信和军事行动。美国政府运营着一个名为“黑纤”(black fiber)的海底电缆专用网络,但其90%~95%的通信仍依赖于私营基础设施,凸显了建立弹性网络的重要性。

报告强调,鉴于海底电缆的重要性,必须持续保持海底网络系统的弹性。建设弹性网络可以从几个方面加强美国的安全:经济利益方面,面对自然或人为的突发性事件,弹性网络可确保美国经济持续运转、金融交易正常进行、各类大小企业能够进入外国市场;战略利益方面,弹性网络可以持续增强美国的软实力、支撑民主地获取信息、便于美国外交官和海外军事人员进行通信。目前,美国拥有70多条登陆点位于境内的电缆(其中多根电缆连接欧洲和亚洲的集线器)。要保持这些优势,就需要妥善规划网络系统,以抓住机遇、适应挑战。


未来:重塑海底网络的三大趋势


随着国家、企业和公民之间不断建立新的网络连接,海底网络不断发展,有三大趋势值得关注,它们也表明美国在全球网络中的作用正在减弱。

1、随着全球联网愈发普遍、新技术广泛采用,带宽需求正在增加


一方面,随着全球联网愈发普遍,美国在全球网络中的中心地位正逐渐下降。亚洲是推动这一趋势的重要力量,2018年,全球半数以上的互联网用户来自亚洲。另一方面,创新和技术扩散将在未来几年激发更大需求,未来几年可能会出现新的互联网流量中心。与亚洲连接的网络需求增长最为强劲,未来,海底电缆有可能在新加坡、日本、菲律宾和印度尼西亚等地登陆;非洲的增长潜力巨大,埃及和南非是非洲大陆的两个主要互联网流量中心;智利有望成为南美洲的新兴互联网流量中心。

2、中国正在成为领先的海底电缆供应商和所有者


华为海洋网络有限公司(简称“华为海洋”,Huawei Marine)是华为技术有限公司与总部位于英国的全球海事系统有限公司于2009年联合成立的合资公司。十年间,华为海洋完成了100多个项目,包括从为单个国家服务的短程海底电缆系统到横跨南大西洋的海底电缆,使中国摆脱对外国合作伙伴的依赖,并成为全球第四大海底电缆供应国。2020年,曾与中国军方合作的民营企业、中国最大的先进海底电缆生产商亨通集团收购了华为海洋并更名为“HMN”。HMN的旗舰项目是将成为亚非之间最短线路的名为“巴基斯坦、东非、连接欧洲电缆”(和平,PEACE)的高速海底电缆项目。此外,中国推出“数字丝绸之路”、在《中国制造2025》中制定光纤通信设备相关目标,并通过对本国企业提供补贴和出口融资支持、投资三大国有电信运营商、对受援国提供贷款等方式,为其注入大量资源。

3、美国和其他国家政府加大对外国企业参与本国数字基础设施的审查力度,监管挑战不断增加


2020年,美国拒绝批准直连美国和中国香港的“太平洋光缆网络”(PLCN)海底电缆系统的开通申请,并将“清洁电缆”(Clean Cable)纳入针对中国的“清洁网络计划”(CleanNetwork)之中;美国政府探索与合作伙伴和盟友在第三方市场开展合作项目;特朗普政府曾鼓励其他国家审查涉及中国投资的电缆的风险。欧盟委员会、印度、印度尼西亚、越南和其他发展中国家和新兴经济体也在采取防御性行动,且不只是针对中国。这些行动可能迫使美国企业在海外建立更多的数据中心,而不是在美国本土保留存储和计算能力以服务于外国市场。

建议


上述趋势将导致美国政策制定者面临平衡限制措施和扶持措施的挑战。对此,报告提出七大建议,以推进美国的经济和战略利益。

一是维持美国在全球海底网络枢纽的领先地位。这一枢纽地位为美国带来重大经济和战略优势,高度限制的举措可能会削弱这些优势,即如果美国完全断开连至不可靠地区的电缆,互联网流量仍会传输至其目的地,只是会通过替代路线、经由新的流量中转中心进行传输。有意愿提供中转途径的国家将从中受益,如加拿大和墨西哥可能成为北美地区的替代路径。美国企业将会把数据中心转移至国外市场,从而获得经济利益。

二是发展“零信任”(zero-trust)先锋技术。中国崛起为海底电缆的领先供应商,美国内外需对此持续关注以降低风险。电缆使用寿命长达25年,在此期间,地缘政治与政府间信任状况势必有所变化。对此,美国应努力寻求安全解决方案,如先进的加密技术、入侵检测技术及超低损耗光纤等支撑技术,使其能够在不太值得信任的环境中更安全地运行。美国及其盟国也可以利用现有的高质量有线电缆系统的技术优势,抓住上述技术开发带来的商业机会。

三是为海底电缆设置唯一的联邦政府联络点。FCC应为联邦、州和地方政府的其他机构以及其他公共和私人利益相关方建立一个单一的联邦政府联络点。这一单点联系方式可避免过去分散而临时的联络流程,并可就降低风险、安装与维修、协调公私利益相关方的最佳实践做法提供信息。该机构还应审查现有的电缆保护法(包括对损坏电缆行为的处罚),并向国会提出更新法律的建议。

四是提高风险评估的透明度。美国政府应就其电缆线路的风险评估工作提供额外指导信息。美国国务院的“清洁电缆”计划细节较少、引发了一些基本问题。如,如果与中国直连的电缆风险最高,那么通往与中国有直连电缆的第三国的路线是否风险较低?与中国没有直连线路的国家之间的风险是否最低?在不暴露敏感信息的情况下,应加强对风险评估标准的解释。

五是提高申请流程的可预测性。这可以帮助利益相关方更为有效地规划系统。电缆的现有连接状态不确定、申请审查时间冗长,导致本已复杂的电缆规划与建设流程更为困难。电信小组的新的申请流程将是一项正确而重要的改进。

六是支持发展中经济体。为同时满足发展中经济体的需求,美国国际开发金融公司(DFC)和进出口银行应增加对数字基础设施(包括海底电缆)的支持,为规划阶段的私人电缆建设分支单元、便于未来向新市场增设线路。美国应深化与澳大利亚和日本的现有合作,并将其他伙伴和盟友纳入这一合作框架之中。

七是改善国外电缆使用环境。以美国国务院为首的行政部门应更积极地消除在国外建设电缆所面临的障碍和挑战。如与伙伴和盟友合作,加快电缆许可证和维修步伐、解决数据隐私问题等。

报告强调,世界不会等待美国来解决这些问题,全球网络正在演变,以反映其他国家的利益。报告建议美国政府要应对中国将自己置于全球网络中心的“数字丝绸之路”的挑战,发挥美国在这一战略领域中所具有的尖端技术、世界领先的公司和法治等竞争优势,创建具有弹性的海底网络。


免责声明:本文转自科技咨询频道,原作者唐璐、张志强。文章内容系原作者个人观点,本公众号编译/转载仅为分享、传达不同观点,如有任何异议,欢迎联系我们!



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转自丨科技咨询频道

作者丨唐璐 张志强

编辑丨翟丽影



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