Seguridad de la infraestructura digital submarina

Actualmente se están tendiendo toneladas de cables de fibra óptica (FOC) submarina para mejorar la conectividad digital entre continentes e islas.

Es probable que los centros de datos de próxima generación se instalen en el mar debido a las limitaciones de espacio en tierra. Las infraestructuras digitales bajo el mar son vulnerables a las actividades pesqueras y marítimas. Las calamidades naturales, como los ciclones y los tsunamis, también pueden ser un obstáculo para interrumpir y dañar los cables submarinos y los centros de datos. El mantenimiento de los ecosistemas marinos también es primordial a la hora de crear infraestructuras digitales en alta mar. El calor disipado por los centros de datos no debe afectar a los organismos marinos.

Dado que más de la mitad de la población mundial vive a menos de 120 millas de la costa, resulta económico construir una infraestructura de este tipo a lo largo de las aguas costeras. La seguridad de las instalaciones submarinas es siempre un reto en torno a los archipiélagos, ya que están desigualmente agrupadas. La restauración de las infraestructuras dañadas es engorrosa y muy cara. Además de instituir mecanismos de seguridad, es necesario informar a los marineros y pescadores con directivas de seguridad periódicas.

Retos de la infraestructura digital submarina

La conectividad entre los continentes se ha multiplicado. Los cables del fondo marino transportan ahora alrededor del 97% de todas las comunicaciones digitales intercontinentales. Hasta ahora se han tendido en todo el mundo unos 213 sistemas de cables independientes que recorren 5.45.018 millas de fibra. El número de cables de fibra submarinos que atraviesan los continentes se ha multiplicado en las dos últimas décadas. Muchos países están planeando trasladar sus infraestructuras digitales, incluidos los centros de datos, al mar para contrarrestar el calentamiento global.

Estos centros se desarrollan dentro de contenedores estancos y están diseñados para permanecer en el fondo del mar durante años. La seguridad de estas instalaciones es muy importante, ya que los datos almacenados en los servidores pueden costar millones.

El roce de los cables con las rocas del lecho marino y el arrastre por las anclas de los barcos durante la navegación podrían dañar los cables. Hay muchos informes sobre sabotajes en las infraestructuras submarinas por parte de agentes y organismos no estatales. Esta actividad fraudulenta podría mantener a muchas naciones insulares privadas de un mínimo de ancho de banda durante semanas. También aumentan las actividades delictivas como el «robo de cables». Incluso los ciberataques a las estaciones de control de los BDC submarinos se han vuelto muy comunes.

Dado que las infraestructuras submarinas van a aumentar en las próximas décadas, hay que tomar más precauciones al construirlas. Todos los países interesados deberían contar con un plan de mitigación de desastres y de recuperación de los daños causados a las infraestructuras submarinas.

El mapa de los cables de fibra submarinos proporcionado por la empresa de consultoría e investigación del mercado de las telecomunicaciones «TeleGeography» ofrece la disposición actualizada de los cables en todos los continentes. La región del Indo-Pacífico es una de las zonas más abarrotadas donde podríamos ver cuellos de botella con altas concentraciones de cables de fibra tendidos a través de los océanos/mares. Hay varios organismos que llevan un registro de los cables submarinos y de las averías y fallos asociados. Submarine Telecoms Forum es un organismo que supervisa y registra los datos relativos a las averías en todos los continentes.

En la India, Chennai y Bombay son los principales puntos de desembarco de los cables de fibra submarinos. Recientemente, NEC Corporation India y BSNL han puesto en servicio un cable de 2.300 km de 400 GBPS entre Chennai y las islas de Andaman y Nicobar que conecta las siete islas con la India continental. Este proyecto ha demostrado las posibilidades de ampliar la conectividad de datos a las islas del Indo-Pacífico. También se está planeando un proyecto similar para Lakshadweep.

Los centros de datos son el nuevo participante en la infraestructura digital submarina. Microsoft ha demostrado la viabilidad de crear centros de datos submarinos en el mar como solución al calentamiento global. Dentro de otros 10 años, los centros de datos podrían trasladarse de la tierra al mar. Dotar de seguridad a estas infraestructuras digitales será un gran reto e inevitable, ya que es mucho lo que está en juego. Los daños en estos contenedores supondrían una pérdida de datos millonaria. Debería haber una política marítima clara para asegurar estas instalaciones. Dado que el 97% de nuestras comunicaciones digitales toman la ruta marítima, tiene sentido terminar estos cables en «centros de datos húmedos» antes de la zona de desembarco.

Protección de los cables de fibra óptica

El Comité Internacional de Protección de Cables Ltd. (ICPC) (ICPC) es un comité independiente que cuenta con más de 170 miembros en más de 60 países. Es una de las principales autoridades internacionales en materia de cables submarinos que orienta y ayuda a sus miembros en la seguridad y fiabilidad de los cables submarinos. Cada año se producen una media de más de 200 daños en los cables submarinos. Los operadores de cables submarinos SubCom, Alcatel Submarine Network y Global Marine Systems Ltd. han publicado estadísticas sobre fallos en los cables basadas en sus conjuntos de datos individuales.

El arrastre del ancla es responsable del 43% de los daños, mientras que la pesca supone el 33% de la destrucción del cable. El gran reto del cable de datos submarino de fibra óptica es facilitar la protección e infundir redundancia contra todos los posibles daños y sabotajes.

Conectividad redundante

El fallo de los cables submarinos de fibra digital puede hacer caer la conectividad entre continentes e islas. La velocidad de Internet puede reducirse drásticamente. La mejor solución para mantener la velocidad de la banda ancha es tender cables alternativos para tener una redundancia de varios niveles. Estos cables redundantes deben estar separados y pueden ser alimentados cuando surja una necesidad.

Modo de tendido del cable

Tender el cable de forma segura y adecuada puede evitar daños en mayor medida. Si se deja una mayor longitud de cable suelto bajo el agua, se podría resistir en mayor medida el arrastre causado por un ancla o una red de pesca. Mantener el cable a una mayor profundidad en mares profundos también puede prevenir desastres. Se pueden marcar adecuadamente las rutas de los cables para evitar que las personas realicen actividades alrededor del tendido. Evitar los fondos marinos rocosos podría prevenir la aberración de los cables, lo que provocaría daños.

Patrullaje y vigilancia con drones

Los cables suelen ser dañados por elementos externos que desconocen su existencia. Si la región es propensa al tráfico de tránsito y a la actividad pesquera, existe una enorme posibilidad de accidentes que provoquen daños. El patrullaje y la vigilancia frecuentes podrían prevenir y evitar que los marinos se adentren en zonas propensas a los accidentes. Aunque se trata de un asunto caro, el coste que podría suponer el restablecimiento del cable de fibra puede compensar con creces el coste de las patrullas. En las zonas propensas al sabotaje, la vigilancia automatizada puede reducir drásticamente el coste mediante el uso de drones dedicados a la cubierta. Esto reduciría sin duda los incidentes debidos al sabotaje.

Canalización y blindaje

La canalización en el fondo del mar es ciertamente una propuesta costosa, pero podría reportar beneficios a largo plazo. El coste inicial de la instalación de conductos es enorme. Estos conductos pueden reutilizarse para el tendido de cables varias veces. En aguas poco profundas y cerca de las zonas de desembarco, los conductos son necesarios para proteger el cable de los anclajes y las redes de pesca. Para distancias cortas, esto puede realizarse sin grandes gastos. Cuando se trata de alta mar, colocar un conducto es humanamente imposible y puede evitarse. Los conductos pueden colocarse tanto por debajo como por encima del lecho marino. El poliuretano hace que los conductos sean duraderos, ligeros y rentables.

La seguridad de estas instalaciones es muy importante, ya que los datos almacenados en los servidores pueden costar millones

Siempre se prefieren los cables flexibles blindados bajo el agua para salvaguardar la aberración y el cizallamiento. Además de los conductos, esta capa de protección dará mayor seguridad al cable. Esto también le dará la tan necesaria protección contra las calamidades naturales. El cable diseñado con armadura tiene un pesado escudo de fuertes alambres de acero. Los cables blindados con alambres de acero se despliegan en regiones de aguas poco profundas, mientras que el blindaje de material ligero sintético es adecuado para secciones de aguas muy profundas.

Sistemas de protección de cables (SPC)

Dependiendo de las condiciones del fondo marino y de la profundidad de despliegue, existen diversos sistemas de protección de cables submarinos para protegerlos. Para proteger los cables se utilizan juiciosamente los limitadores de extremo, los rigidizadores de curvatura, las conchas de protección y lastrado y los tubos divididos. Los limitadores de curvatura se aplican para garantizar el radio de curvatura del cable. Garantizan el mantenimiento del radio de curvatura mínimo definido por el fabricante. Los rigidizadores de curvatura se diseñan y fabrican especialmente para su uso en aplicaciones dinámicas para evitar fallos debidos a cargas cíclicas, lo que garantiza la protección de los cables contra la fatiga y el exceso de curvatura.

Resistencia y enrutamiento de los cables

Disponemos de conductos de cables dedicados a lo largo de nuestras carreteras y vías férreas. Del mismo modo, podemos disponer de zonas de paso de cables dedicadas en el lecho marino, que pueden ser señaladas. Se pueden dar instrucciones específicas a los buques que operan en esta región para que tengan cuidado al cruzar estas zonas. Se pueden mostrar advertencias adecuadas mediante flotadores amarrados en la región. Cuando la densidad de cables es mayor (parques eólicos en alta mar), se puede restringir el movimiento de los buques a través de la región. Siempre hay un equilibrio entre el peso del cable y su resistencia. La resistencia del cable debe determinarse antes de su despliegue teniendo en cuenta la profundidad, la densidad de tráfico de buques, el terreno submarino, el estado máximo del mar, las probables catástrofes naturales y las condiciones climáticas y de las corrientes oceánicas.

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Sistema de alerta a bordo de los buques

Los sistemas de alerta pueden desarrollarse e instalarse a bordo de los buques en el puente conectados al GPS. Dado que las posiciones de los cables submarinos son de dominio público, es posible desarrollar sistemas de alerta que puedan integrarse en la parte superior del puente para que los buques eviten anclar y pescar en el tramo de cable. Estos sistemas aún no se han desarrollado y los proveedores de cables submarinos pueden desarrollar estos sistemas de alerta para las cubiertas de los puentes/ aplicaciones vinculadas a los teléfonos satelitales. La información/datos sobre la instalación de nuevos cables de fibra pueden actualizarse automáticamente. Estos sistemas pueden hacerse obligatorios para todos los buques del mundo.

Vigilancia submarina

Es necesario vigilar periódicamente el estado de los cables submarinos en zonas vulnerables. La vigilancia y la detección oportunas de los daños podrían evitar las averías y ahorrar el dinero que se gasta en la restauración. Los vehículos submarinos robóticos, como los vehículos teledirigidos (ROV) y los vehículos submarinos autónomos (AUV), pueden utilizarse para la vigilancia submarina 24X7. Estos vehículos pueden funcionar en modo autónomo y semiautónomo y son ideales para aguas poco profundas. Se pueden construir estaciones de acoplamiento para el acoplamiento y la carga automáticos de estos vehículos. Se puede desplegar una vigilancia periódica en los lugares donde los cables son vulnerables.

Centro de datos integrado con el sistema de aterrizaje de cables (CLS)

En las próximas décadas coexistirán centros de datos tanto húmedos como secos. Es probable que los centros de datos se integren con el CLS submarino en el futuro, lo que haría desaparecer una gran cantidad de problemas de seguridad. El CLS submarino se encuentra entre los cables de fibra submarinos y los equipos terminales de línea submarina (SLTE). Las limitaciones para conectar los centros de datos urbanos a los cables de datos submarinos llevarán a los proveedores a convertir los actuales centros secos en húmedos en el futuro. Se crearán zonas prohibidas para aumentar la seguridad de los centros de datos húmedos en el futuro.

Equilibrio de la carga para evitar los atascos

La optimización del tráfico de datos es un elemento fundamental para la utilización eficaz del ancho de banda disponible. Equilibrar la carga de tráfico entre los cables podría evitar los atascos de fin de semana y de temporada. Los atascos de datos son muy frecuentes y pueden hacer que el cable no sea apto para la transferencia de datos. Los proveedores de servicios deberían compartir sus recursos y redirigir el tráfico en consecuencia para mitigar la obstrucción.

Sistemas de protección submarina de plástico reforzado con fibra de vidrio (PRFV)

La mayoría de los daños que sufren los cables son estructurales y se producen demasiado cerca de la zona de desembarco/tierra. Hay una gran cantidad de sistemas de protección basados en PRFV para proteger los cables de los daños. Se pueden instalar en cada estación de desembarco según las necesidades. En la actualidad, se pueden desplegar estructuras/contenedores de procesamiento submarino, escotillas submarinas, estructuras de soporte de cables y cubiertas de protección en función de las necesidades.

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Sensores acústicos subacuáticos para la protección de cables submarinos

Los sensores acústicos son los que se utilizan habitualmente para vigilar el entorno subacuático con largos alcances de detección. El Sonar de Apertura Sintética Remolcado (TSAS) y el Sonar de Barrido Lateral (SSS) podrían utilizarse para cartografiar el lecho marino de la ubicación del cable con alta resolución y para identificar las derivaciones/cortes del cable. Cuando el cable está enterrado, el perfilador de fondo (SBP) también podría utilizarse para el mismo propósito, ya que utilizan frecuencias que pueden penetrar en el fondo marino y cartografiar sus primeras capas. El sonar de detección de buceadores (DDS) es el sensor acústico más eficaz para los buceadores y los vehículos submarinos para la detección en aguas poco profundas.

Siempre se prefieren los cables flexibles blindados bajo el agua para salvaguardar la aberración y el cizallamiento

Los perfiladores acústicos de corriente Doppler (ADCP) pueden instalarse en cualquier plataforma para medir la turbidez que generan las amenazas submarinas y los objetos en movimiento. Una de sus principales características es que dispone de múltiples haces oblicuos para cubrir áreas significativas a lo largo de la columna de agua. El sistema activo de array remolcado podría utilizarse para la detección de grandes vehículos submarinos. También pueden instalarse conjuntos permanentes de hidrófonos en el fondo del mar para detectar ruidos y amenazas submarinas.

Sensores no acústicos para la vigilancia de cables submarinos

Los sensores magnéticos pueden utilizarse para detectar el movimiento de posibles objetos ferrosos peligrosos, como anclas y redes de pesca. Los sensores ópticos tienen un alcance corto de hasta 20 metros. Las cámaras de vídeo y fotográficas subacuáticas podrían utilizarse para una inspección más cercana. Los sensores oceanográficos se utilizan para detectar anomalías en las variables oceanográficas, que podrían indicar potencialmente y de forma indirecta el sabotaje mediante minisubmarinos, ROVs, AUVs, etc.

Ciberataques a las estaciones de control

Los sistemas de gestión de redes (NMS) utilizados para mantener la conectividad de los cables de fibra son sistemas basados en la web que dependen de protocolos HTTP y TCP/IP fácilmente explotables y de los sistemas operativos asociados, lo que los hace extremadamente vulnerables a los ciberataques. Una vez que un pirata informático accede a cualquiera de los puertos de red débiles de los NMS, podría obtener acceso completo a los datos que se transmiten por la red y podría borrar, interrumpir o cerrar el flujo de datos a voluntad. Hay que construir cortafuegos adecuados para el sistema que rige la gestión de la conectividad y el tráfico de cables de fibra. El endurecimiento de los puertos de software/sistemas operativos y la instalación de IDS son absolutamente necesarios para contrarrestar estos ataques.

Plan de previsión, prevención y recuperación de catástrofes

Es necesario elaborar planes de recuperación de catástrofes para todo tipo de averías y catástrofes posibles para las partes interesadas asociadas a las naciones. Los datos son muy importantes para que la analítica mantenga la infraestructura de forma predictiva. Reunir todas las actividades asociadas bajo un solo paraguas/agencia es más sensato. El desarrollo de la capacidad subacuática sólo puede producirse si existen sistemas de seguridad.

Llegar a los marineros y pescadores

Los seres humanos son la principal causa de los daños en los cables submarinos. Concienciarlos de la existencia y la importancia de los cables submarinos les ayudaría sin duda a evitar las zonas donde se tienden los cables. La población local puede ser puesta en red para salvaguardar el cable de los daños.

El camino a seguir

La economía mundial está abocada a un mayor crecimiento en las próximas décadas. Las naciones insulares dependen de la conectividad a través del mar para su supervivencia. Es probable que muchas infraestructuras digitales se trasladen al mar en el futuro. La seguridad y el mantenimiento de estas instalaciones podrían convertirse en un reto importante en los próximos años. Es necesario iniciar un esfuerzo concertado por parte de las naciones para gobernar estas infraestructuras y expandirse hacia el mar de forma planificada.

También pueden instalarse conjuntos permanentes de hidrófonos en el fondo del mar para detectar ruidos y amenazas submarinas

Crear conciencia sobre la seguridad de las infraestructuras submarinas entre las naciones interesadas es el primer paso para formular un plan integral de protección. Generar y analizar los datos sobre los incidentes que dañan estas instalaciones nos ayudaría sin duda a hacer predicciones y a prever las catástrofes y a mitigarlas a tiempo.

Descargo de responsabilidad: Las opiniones y puntos de vista expresados por el autor no reflejan necesariamente la opinión del Gobierno de la India ni de Investigación y Estudios de Defensa.

Artículo republicado en el marco de un acuerdo con Dras (Defense Research and studies) para compartir contenido. Link al artículo original: https://dras.in/security-of-underwater-digital-infrastructure/