Нещодавній масштабний збій у роботі ключових інтернет-сервісів пов’язують з пошкодженням (можливо, заколотниками-хуситами) трьох підводних комунікаційних кабелів у Червоному морі неподалік узбережжя Ємену. Що це взагалі таке, ті підводні комунікаційні кабелі, навіщо вони потрібні і як виглядають подібні кабелі зв’язку сьогодні?

Чому підводні комунікаційні кабелі важливі

Навіть сьогодні, коли ми користуємося здебільшого мобільними пристроями, маємо мережу комунікаційних супутників і доступ до «космічного інтернету», левова частка інтернет-трафіку, насправді 99%, йде по старих добрих кабелях. Так, зараз це вже оптоволокно, а не архаїчні мідні дроти, але мобільний трафік закінчується на серверах провайдера, далі він все одно йде по кабелях у магістральні мережі зв’язку, так званий становий Хребет Інтернету (Internet backbone), який пов’язує між собою головні точки обміну Інтернет-трафіком країн та континентів.

Саме від стабільності головних сегментів Хребта Інтернету залежить стійкість усієї мережі. Завдяки самій архітектурі Інтернету, відсутності центральної структури, надлишковості мережевих сполучень та можливості перекомутації стабільність глобальної мережі надзвичайно висока, але… у разі пошкодження будь-яких головних інформаційних магістралей навантаження на інші сегменти зростає, затримки збільшуються, що врешті-решт може привести до глобальних збоїв, як той, що стався 5 березня 2024 р.

На суходолі головні сегменти Інтернету – це здебільшого підземні кабельні мережі, а ось коли йдеться про зв’язки між континентами, тут без підводних комунікаційних кабелів не обійтися. Як і торговельні корабельні маршрути, підводні інтернет-кабелі обплутали увесь світ і здебільшого йдуть тими самими шляхами, що і кораблі. Що поробиш, інформація – це сучасна нафта.

Підводні комунікаційні кабелі також прокладають і в тих місцях, де побудова наземної мережі ускладнена. Наприклад, усі міста на узбережжі Бразилії поєднані підводним кабелем Brazilian Festoon, прокладеним ще у 1996 р.; невеличкі містечка на тихоокеанському узбережжі Канади цього року з’єднає підводний кабель Connected Coast; більшість міст Аляски з’єднають кабелі AU-Aleutian (2022), Airraq (2024) та Nome to Homer Express (2027).

Але основа основ – це, звісно ж, трансокеанські кабелі: Європа – Америка через Атлантику, Америка – Азія через Тихий океан та Азія – Європа уздовж узбережжя Східної Азії, через Бенгальську затоку, Аравійське море, Червоне море (так, це саме там, де перебили кабелі) до Середземномор’я.

Як все починалося

Необхідність з’єднати континенти, у першу чергу Європу та США, надійним та швидким зв’язком стала зрозуміла майже відразу після впровадження першого комерційного електричного телеграфу Кука та Вітстона у 1838 р.

Вже у 1840 р. Семюел Морзе заявив про необхідність та можливість прокладки телеграфного кабелю через Атлантику. Ба більше, він довів свою ідею на практиці, зануривши у 1842 р. у води Нью-Йоркської бухти кабель, ізольований за допомогою просмоленої коноплі та каучуку, та зателеграфував по ньому. Пізніше цей експеримент повторив і Чарльз Вітстон в Англії. Крім каучуку, для ізоляції перших кабелів використовували і гутаперчу – природний полімер, який видобували з однойменного дерева, що росте в Індії та на островах Південно-Східної Азії. Саме гутаперча стала основою ізоляції для першого трансатлантичного та багатьох інших кабелів.

Перший підводний кабель проклав у 1847 році Карл Вільгельм Сіменс, брат Вернера фон Сіменса, засновника компанії Siemens. Ізольований гутаперчею кабель проходив через річку Рейн та з’єднував міста Кельн та Дойц (зараз це район Кельна).

Перший морський комерційний телеграфний кабель проклали, звісно ж, через Ла-Манш. У 1850 році English Channel Submarine Telegraph Company кинула через пролив незахищений ізольований гутаперчею кабель, але невдовзі він вийшов з ладу, чи то через перетирання об каміння від хвиль, чи то внаслідок ушкоджень від якоря рибацького човна. У 1851 р. реформована Submarine Telegraph Company проклала новий чотирижильний кабель (вони відразу закладалися на збільшення трафіку!), тепер вже захищений спіральним металевим обплетенням. Кабель довжиною 46 км створила Gutta Percha Company (заснована у 1845 р.), захисне обплетення – фірма Wilkins and Wetherly, яка спеціалізувалася на виготовленні мотузок та снастей для вітрильників. Таке розділення праці між виробниками кабелів та обплетення існувало ще довго.

У ранній історії підводних кабелів є місце і для… Криму. Під час Кримської війни (1853-1856), коли війська союзників давали знатного прочухана царській Росії, телеграфна лінія для керування військами була прокладена від Лондона до Бухаресту. У 1854 р. її продовжили до Варни, а у 1855 р. по дну Чорного моря довели до Балаклави у Криму, де стояли британські війська. Повідомлення та новини з Криму доходили до Лондона менше ніж за годину. Це була перша війна з використанням телеграфу, майже «війна-онлайн» того часу.

Після усього цього стало зрозуміло, що підводні кабелі працюють, і ідеєю прокласти кабель через Атлантику у 1854 р. захопилися американський бізнесмен Сайрус В. Філд та англійський винахідник Фредерік Ньютон Гізборн. Була створена Atlantic Telegraph Company, замовлено 4 600 км кабелю (Gutta Percha Company плюс декілька виробників мотузок, бо об’єм на той час був нечуваний), у урядів США та Великої Британії орендовані сучасні парові бойові кораблі, які мали прокладати кабель.

Перший трансатлантичний кабель мав 7 мідних дротів, три шари гутаперчевої ізоляції, обмотку з просмаленої коноплі та спіральний захист з металевих дротів. Вага кабелю становила 550 кг/км, він був відносно гнучкий і мав витримувати навантаження у декілька десятків кілоньютонів. Але перші декілька спроб прокладання все одно вийшли невдалими. Кабель рвався, губився у морі, кораблям заважали шторми тощо. Але з третьої спроби, 5 серпня 1858 р. прокладка кабелю все ж таки завершилася. Перше тестове повідомлення було відправлено з Ньюфаундленда до Ірландії 10 серпня 1858 р.

Насправді цей перший океанський кабель передав лише 732 повідомлення, перш ніж вийти з ладу у вересні того самого 1858 р. Це сталося через пошкодження ізоляції після спроби подати завелику напругу та від поганого дизайну самого кабелю. До того ж перші кабелі не мали повторювачів сигналу, тому через затухання швидкість передачі була жахлива – 2 хвилини лише на одну букву!

Але підприємців було вже не зупинити. Нова спроба прокласти кабель через океан відбулася у 1865 р., ще одна – в 1866 р. На той момент вже існували підводні кабелі у Середземному та Червоному (!!!) морях, технології значно покращилися і кілометр кабелю важив вже не 550 кг, а лише 70-100 кг. У прокладці брав участь найбільший на той момент корабель світу – пароплав SS Great Eastern. 13 липня 1866 р. було прокладено новий кабель, а 7 вересня 1866 р. ще один, завдяки знайденому кінцю загубленого у попередній спробі дроту. Ці нові кабелі були надшвидкі – з допомогою азбуки Морзе та нового обладнання можна було передавати до 8 слів на хвилину!

Додаткові кабелі через Атлантику проклали у 1873, 1874, 1880 та 1894 роках. На кінець XIX сторіччя кожна велика країна, Велика Британія, Франція, Німеччина та США мала власний трансатлантичний кабель.

У 1871 р. усі континенти Землі, крім Антарктиди, були з’єднані підводними телеграфними кабелями. Кабель через Тихий океан, США – Гаваї – Гуам – Філіппіни, проклали у 1903 році.

Телефонні розмови по підводним кабелям через Атлантику стали передавати лише у 1956 році, коли було прокладено спеціальний коаксіальний телефонний кабель TAT-1. Він підтримував 35 телефонних розмов відразу, ще один канал резервувався під 22 телеграфні лінії. У 1960-ті роки з’явилися перші посилювачі сигналу, звісно ж, лампові.

А що зараз? Оптоволокно!

У 1970-х роках було створено оптоволокно. Перший оптоволоконний телефонний кабель TAT-8 було прокладено під Атлантикою у 1986 році. Він пропрацював до 2002 р., забезпечуючи швидкість передачі трафіку, тепер вже цифрового, до 280 Мб/с.

Введення в експлуатацію саме цього кабелю переконало IBM профінансувати створення виділеного каналу між Корнелльським університетом та CERN. Це надало Тіму Бернерсу-Лі швидкісний та прямий доступ до мережі National Science Foundation Network, який, своєю чергою, допоміг в демонстрації World Wide Web, яка відбулася лише через 10 місяців після цього. Народився той самий Інтернет, який ми знаємо зараз. З тих пір усі підводні та і суходільні інформаційні магістралі виготовляють саме з оптоволокна.

Звісно ж, сучасний підводний комунікаційний кабель сильно відрізняється від того кабелю, що було прокладено у 1851 р. під Ла-Маншем. У центрі його тепер оптоволокно, але в цілому це теж багатошарова структура з декількома рівнями захисту. І, що цікаво, через кращий захист він навіть важчий за кабель XIX сторіччя.

Сучасні підводні комунікаційні кабелі мають діаметр від 25 до 69 мм і важать від 1 до 1,5 тонни на кілометр. Тонші кабелі використовуються на глибоководді; біля берега кладуть товстіші для захисту від випадкового пошкодження якорями кораблів, зсувами ґрунту та тваринами. Як з’ясувалося, на кабелі полюбляють нападати акули.

У розтині сучасний підводний комунікаційний кабель складається з наступних шарів (з краю до центру):
1. Поліетилен
2. Майлар (лавсан)
3. Скручений сталевий дріт
4. Алюмінієва водоізолююча перегородка
5. Полікарбонат
6. Мідна або алюмінієва труба
7. Петролатум (вазелін)
8. Оптичні волокна

Попри досить міцну структуру, кабелі регулярно пошкоджуються рибальськими траулерами, якорями, землетрусами, мулистими потоками тощо. Але, на відміну від XIX сторіччя, сучасне обладнання дозволяє ремонтувати кабелі. Лише в Атлантиці на рік відбувається близько 50 подібних ремонтів.

Прокладають та ремонтують підводні кабелі спеціальні кабельні кораблі, які є у флотах майже усіх великих країн, а також у власності великих компаній, що займаються цим бізнесом.

Червоне море та інші важливі ділянки

За даними сайту Submarine Cable Map, на кінець 2023 року у світі функціонує та будується 529 підводних кабельних систем з 1 444 точками з’єднання з мережею на суходолі.

Підводні комунікаційні кабелі є навіть в нашому Чорному морі, яке, здавалось би, є внутрішнім та яке начебто легко обійти з будь-якого боку. Це лінія Georgia-Russia (Поті – Сочі – Новоросійськ), побудована у 2000 р., кабелі через Керченську протоку, які окупанти проклали у 2014 та 2017 рр., кабель KAFOS, який у 1997 р. з’єднав Туреччину з Болгарією та Румунією, та Caucasus Cable System (2008), який йде навпростець через море з Грузії до Болгарії.

Згідно з Submarine Cable Map, великі вузли, де сходяться відразу багато підводних кабелів, це: Марсель, Суецький канал, Сінгапур, Гонконг, Токіо. Найбільш навантажені за кількістю кабелів ділянки: Середземне море, Червоне море, Аравійське море, Східнокитайське та Південнокитайське моря, Карибський басейн.

Жмут кабелів проходить через відносно вузьку (26,5 км) та неглибоку (середня глибина – 186 м), Баб-ель-Мандебську протоку. Тут на дні лежить 12 кабелів, включно з пошкодженими Asia-Africa-Europe 1 (AAE-1), Europe India Gateway та Seacom-TGN-Gulf. Ще 5 кабелів через Червоне море будуються і мають бути введені в експлуатацію у 2024-25 рр.

Submarine Cable Map презентує дуже наочну мапу підводних комунікаційних кабелів, яка регулярно оновлюється. Кабелі тут можна шукати за роком введення в експлуатацію, країною, точкою виходу на суходіл тощо. Раджу подивитися на 2024-2027 р.: будівництво підводних кабелів йде шаленими темпами, тому що обсяг інтернет-трафіку теж зростає з кожним роком.

Випадки атаки на підводні кабелі

Як ми вже зауважували, підводні комунікаційні кабелі потерпають від різноманітних природних та неконтрольованих причин. Але часом кабелі пошкоджують і люди.

Перше зафіксоване навмисне пошкодження підводної кабельної мережі відбулося під час Першої світової війни. 7 вересня 1914 р. німці відрядили легкий крейсер Nurnberg для рейду на атол Фаннінг у центральній частині Тихого океану. Там знаходилась ретрансляційна станція кабельної системи All Red Line, яка з’єднувала усі континенти. Ретранслятори та електропостачання були знищені, кабелі та інструменти пошкоджені. Зв’язок відновили лише за два тижні.

Наступні 100 років люди не чіпали кабелі, як ось у березні 2007 р. пірати викрали 11-кілометрову ділянку підводного кабелю T-V-H, який з’єднував Таїланд, В’єтнам та Гонконг. Зловмисники намагалися продати 100 тонн кабелю на брухт.

З 23 січня по 4 лютого 2008 р. відбулася серія з 6 послідовних пошкоджень підводних кабелів у Перській затоці, Середземному морі та Індійському океані. І хоча офіційно було сповіщено, що причини аварій тут звичайні (якорі кораблів тощо), прихильники теорії змов вважають, що за пошкодженнями стоять спецслужби США, які намагалися таким чином завадити Ірану торгувати нафтою. Або що це були невдалі спроби встановити на кабелі шпигунське обладнання.

До речі, про шпигунів та підводні кабелі. У 1971 році США за допомогою модифікованої субмарини USS Halibut встановили над секретним підводним кабелем в Охотському морі, що з’єднував базу ВМС СРСР у Петропавловськ-Камчатському зі штабом Тихоокеанського флоту у Владивостоці, безконтактний пристрій для зчитування та запису телефонних розмов. А потім щомісяця навідувалися до пристрою, щоб зібрати плівки та встановлювали нові. Інформацію щодо операції Ivy Bells злив відставний співробітник АНБ США, який програв велику суму грошей та пішов до КДБ, щоб продати усі секрети, які знав, лише за $40 тис. Нічого не нагадує?

Хто винен у пошкодженні підводних кабелів зараз, поки що не зрозуміло. Німецький оператор обміну трафіком DE-CIX (Deutsche Commercial Internet Exchange) вважає, що кабелі були пошкоджені після того, як вантажне судно, яке було атаковане у Червоному морі у лютому 2024 року, неконтрольовано дрейфувало з опущеним якорем. Вочевидь, мається на увазі балкер Rubymar з вантажем токсичних добрив, який був обстріляний протикорабельними ракетами та атакований підводними дронами 18 лютого 2024 р. Команда покинула корабель, який дрейфував 11 днів, перш ніж затонути 2 березня 2024 р.

З іншого боку на початку лютого 2024 року уряд Ємену попередив, що хусити планують атаку на підводні кабелі. Тож це теж не виключено.

Незрозуміло і те, як буде відбуватися ремонт пошкоджених підводних кабелів. Через обстріли кораблів хуситами, останній з яких відбувся 4 березня 2024 року, це принаймні небезпечно. Терористи використовують досить сучасні балістичні та крилаті протикорабельні ракети радянсько-російського, іранського та китайського виробництва (цікаво, хто це їм їх надав…), а ремонтний корабель є величезною нерухомою мішенню. Тож можливо, що глобальні проблеми з інтернетом лише починаються.