Dữ liệu "trên mây", nhưng chảy trong lòng đại dương

Ngày 7-6-2022, tuyến cáp quang Asia-Africa-Europe-1 nối châu Âu và châu Á bị đứt tại điểm đi qua đất liền thuộc lãnh thổ Ai Cập. Một sự cố đơn lẻ nhưng khiến 85% lãnh thổ hai nước Somalia và Ethiopia mất kết nối trong nhiều giờ. 

Các dịch vụ đám mây của Amazon, Google và Microsoft đều bị gián đoạn trong thời gian ngắn, đồng thời làm tăng độ trễ đối với nhiều lưu lượng truy cập quốc tế và khiến mạng xã hội LinkedIn không truy cập được. Đó mới chỉ là một sợi cáp bị đứt trên đất liền, nơi công việc sửa chữa tương đối đơn giản.

"Giả sử toàn bộ các tuyến cáp ngầm đi qua nút thắt cổ chai là lối vào Biển Đỏ giữa Yemen và Djibouti đều bị đứt, các giao dịch tài chính và dịch vụ Internet trên hầu hết thế giới sẽ bị gián đoạn bởi các đường cáp này chịu trách nhiệm cho gần như toàn bộ dữ liệu đi giữa châu Á và châu Âu" - The Economist viết hồi tháng 1-2024. Sang tháng 3, giả định này suýt nữa thành hiện thực.

Mục tiêu tấn công

"Ba tuyến cáp dưới Biển Đỏ, cung cấp Internet và viễn thông toàn cầu, bị đứt do tuyến đường thủy này vẫn là mục tiêu của phiến quân Houthi ở Yemen", AP đưa tin ngày 5-3. Các tuyến cáp bị ảnh hưởng là Asia-Africa-Europe 1, Europe India Gateway, Seacom và TGN-Gulf, theo HGC Global Communications. Dù chưa đến mức bị đứt toàn bộ như The Economist giả định, sự cố này vẫn ảnh hưởng 25% lưu lượng Internet từ Á sang Âu.

Phiến quân Houthi phủ nhận việc tấn công các đường cáp, và quy sự cố cho các hoạt động quân sự của Anh và Mỹ, dù không đưa ra bằng chứng. Dù gì đi nữa, đây là ví dụ nóng hổi về sự mong manh của một hệ thống tối quan trọng với cả nhân loại, và các nước đang cực kỳ quan tâm đến khả năng cơ sở hạ tầng kỹ thuật số này bị tấn công hay phá hoại có chủ đích.

Chẳng hạn, khi hải quân 3 nước Anh, Estonia và Phần Lan tổ chức cuộc tập trận chung trên biển Baltic vào tháng 12-2023, mục tiêu của họ không phải là trau dồi kỹ năng chiến đấu mà là thực hành bảo vệ các đường ống dẫn khí đốt và cáp dữ liệu dưới đáy biển khỏi phá hoại.

Mỏ neo và thiết bị đánh cá là những mối đe dọa chính đối với cáp biển, đặc biệt là ở những hành lang giao thông đông đúc có nhiều tuyến cáp đi qua. Nhưng các dây cáp có thể được thiết kế để chống chịu tốt hơn với các tác nhân vật lý thông thường, chứ không thể ngăn chặn sự tấn công có chủ đích của con người trong trường hợp chúng trở thành mục tiêu trong một cuộc xung đột giả định. "Sẽ không mất nhiều thời gian để làm đứt những sợi cáp này, và một bên có ý đồ xấu có thể làm điều đó" - CEO SubCom David Coughlan nói với trang CNET.

Trong một báo cáo năm 2021, tổ chức nghiên cứu an ninh Center for a New American Security (CNAS) kết luận rằng các tuyến cáp ngầm dưới biển rất dễ bị tổn thương dựa trên kết quả các bài mô phỏng hành động quân sự của Trung Quốc và Nga. 

Trong các mô phỏng này, các cuộc tấn công giả định của Trung Quốc đã có thể cắt đứt kết nối của Đài Loan, Nhật Bản, đảo Guam và Hawaii, trong khi Nga gặp khó khăn hơn nhờ số lượng lớn cáp ngầm đi qua Đại Tây Dương.

Trong trò chơi mô phỏng chiến tranh của CNAS, "đội đỏ" Trung Quốc và Nga đã tiến hành các cuộc tấn công mạnh mẽ vào các tuyến cáp dưới đáy biển. "Trong hầu hết mọi trường hợp, các cuộc tấn công này cho phép đội đỏ làm gián đoạn và suy giảm hoạt động liên lạc của Hoa Kỳ, đồng minh và đối tác, đồng thời góp phần gây hoang mang và mất tập trung ở cấp chiến lược khi các chính phủ buộc phải ứng phó với tình trạng mất kết nối đột ngột" - chuyên gia CNAS Chris Dougherty kết luận trong báo cáo.

Những đại lộ thông tin dưới nước

Cáp ngầm từng được coi là hệ thống đường dẫn buồn tẻ của Internet. Giờ đây, các cường quốc xem đó là hạ tầng cần bảo vệ, còn những gã khổng lồ của nền kinh tế dữ liệu, như Amazon, Google, Meta và Microsoft, đang đổ tiền để chiếm ưu thế trong việc sở hữu tài sản kinh tế và chiến lược có giá trị này.

"Toàn bộ mạng lưới cáp quang biển là huyết mạch của nền kinh tế. Chúng là phương cách để chúng ta gửi email, gọi điện, xem video trên YouTube và thực hiện các giao dịch tài chính" - chuyên gia Alan Mauldin của Công ty nghiên cứu TeleGeography nói với The Economist.

Gọi là huyết mạch cũng không ngoa, bởi các tuyến cáp dữ liệu dưới lòng biển chịu trách nhiệm vận chuyển đến gần 99% lưu lượng truy cập Internet xuyên lục địa, theo CNET. TeleGeography ước tính trên thế giới có hơn 550 tuyến cáp ngầm dưới biển đang hoạt động hoặc đã được lên kế hoạch lắp đặt với tổng chiều dài hơn 1,4 triệu km. Gần một nửa trong số này chỉ mới được thêm vào trong khoảng một thập kỷ qua.

Mỗi sợi cáp có đường kính tương đương ống nước tưới cây trong vườn và thường được cấu tạo theo thiết kế một bó gồm từ 12 đến 16 sợi quang, đặt dưới đáy biển ở độ sâu trung bình 3.600m. Những loại cáp mới hơn có khả năng truyền đến 250 terabit dữ liệu mỗi giây - tương đương khoảng 1,3 triệu video ngắn có thể được gửi đi chỉ trong tích tắc. Dữ liệu của bạn có thể ở trên đám mây, nhưng dòng chảy của nó lại nằm sâu trong lòng đại dương.

TeleGeography ước tính nhu cầu về băng thông Internet quốc tế đã tăng gấp 3 lần kể từ năm 2019, lên hơn 3.800 terabit/giây. Sự bùng nổ của trí tuệ nhân tạo (AI) tạo sinh trong 2 năm qua càng làm gia tăng nhu cầu truyền tải dữ liệu và củng cố xu hướng này.

Công ty dữ liệu Synergy Research Group dự đoán công suất trung tâm dữ liệu của các nhà cung cấp điện toán đám mây lớn sẽ tăng gần gấp 3 lần trong vòng 6 năm tới. Để kết nối các trung tâm dữ liệu này với Internet, từ năm 2020 đến 2025 ngành cáp dữ liệu được ước tính sẽ lắp đặt 440.000km đường cáp ngầm mới dưới biển sâu.

Động lực lớn nhất đằng sau làn sóng đầu tư cáp ngầm những năm gần đây đến từ các ông lớn công nghệ. Cho đến đầu những năm 2000, cáp biển vẫn chủ yếu được sử dụng để vận chuyển lưu lượng viễn thông, trong đó phần lớn băng thông được đầu tư bởi các nhà mạng như BT (Anh) và Orange (Pháp).

Đến năm 2010, nhu cầu vận chuyển dữ liệu Internet ngày càng tăng khiến các ông lớn điện toán đám mây như Amazon, Google, Meta và Microsoft bắt đầu thuê băng thông từ các tuyến cáp viễn thông này. 

Thế nhưng cơn đói băng thông khổng lồ của kỷ nguyên Internet mở nhanh chóng khiến những đường cáp hiện hữu khi đó cũng trở nên nhỏ bé, buộc các công ty big tech phải tính đến chuyện đầu tư cáp biển cho riêng mình.

Nếu như năm 2012 bốn công ty trên sử dụng khoảng 1/10 băng thông quốc tế thì ngày nay tỉ lệ đó ở vào khoảng gần 3/4, theo The Economist. Hầu bao dồi dào của các công ty công nghệ lớn cũng giúp đảm bảo rằng các dự án lắp đặt cáp biển của họ có nhiều khả năng đi đến đích hơn.

Theo Diễn đàn cáp viễn thông dưới biển (STF), chỉ có khoảng một nửa số đường cáp được công bố thật sự được xây dựng, nhưng nếu chúng được đầu tư bởi các ông lớn công nghệ thì gần như 100% sẽ hoàn thành. Các tuyến cáp do big tech chủ xị chiếm gần 1/5 trong số 12 tỉ USD đầu tư lắp mới dự kiến trong 4 năm tới.

Cụ thể, Amazon và Microsoft là nhà đầu tư một phần của lần lượt 1 và 4 tuyến cáp biển; Meta sở hữu hoàn toàn một tuyến cáp và là nhà đầu tư một phần của 14 tuyến cáp khác; Google chịu chi nhất khi trực tiếp sở hữu 12 trong số 26 tuyến cáp họ đang sử dụng. 

Mới đây nhất, Google vừa hoàn thành dự án cáp biển Firmina trong năm 2023 với trị giá 360 triệu USD và trải dài hơn 14.000km từ bờ đông khu vực Bắc Mỹ qua Brazil đến Argentina.

Việc sở hữu tuyến cáp biển của riêng mình mang lại cho các công ty công nghệ nhiều lợi thế: vừa không phải cạnh tranh băng thông với ai, vừa phản ứng nhanh với những thay đổi về nhu cầu của người dùng cũng như mọi vấn đề nảy sinh khác (chẳng hạn trong trường hợp một cáp bị hỏng, dữ liệu có thể ngay lập tức được chuyển hướng đến một tuyến thay thế khác).

Theo chuyên gia Alan Mauldin của TeleGeography, việc vừa sở hữu vừa vận hành cáp biển cũng cho phép những gã khổng lồ công nghệ thiết kế cáp kết nối trực tiếp đến những trung tâm dữ liệu của mình thay vì phụ thuộc vào các trạm cập bờ công cộng, giúp cải thiện tốc độ truyền dữ liệu.

Việc triển khai công nghệ mới trên cáp riêng cũng nhanh và dễ dàng hơn: năm 2019, Google ra mắt công nghệ ghép kênh phân chia không gian SDM giúp tăng số lượng sợi quang trong mỗi cáp từ 16 lên 24. 

Mới đây hơn, hãng tiếp tục tăng gấp đôi số lượng lõi (cụm các sợi quang) trong tuyến cáp TPU nối Đài Loan, Philippines và Mỹ, vừa tăng công suất đồng thời giảm chi phí vận hành tính trên mỗi bit.

Tất cả yếu tố này đang làm đảo chiều cục diện thị trường cáp biển. Từ chỗ là bên đi thuê băng thông từ các công ty viễn thông, nhóm big tech hiện đang cho các nhà khai thác viễn thông thuê lại băng thông trên một số tuyến cáp do mình đầu tư. 

Các nhà mạng viễn thông cũng không có lý do để phàn nàn: họ vốn phải đối mặt với áp lực từ người tiêu dùng phải tăng băng thông nhưng không có tiềm lực để đầu tư. 

Còn trúng mánh nhất có lẽ là các công ty chuyên cung cấp thiết bị và dịch vụ lắp đặt cáp biển khi nhu cầu sử dụng dịch vụ của họ tăng cao chưa từng thấy.

Quân cờ địa chính trị

Giống như nhiều ngành công nghiệp toàn cầu khác, cáp biển cũng đang bị vướng vào cuộc đối đầu công nghệ chưa có hồi kết giữa Mỹ và Trung Quốc.

Tuyến cáp PLCN dài 13.000km được công bố vào năm 2016 với sự hậu thuẫn của Google và Meta nhằm liên kết bờ tây nước Mỹ với Hong Kong đã bị Chính phủ Mỹ chặn trước khi kịp cập bờ chặng cuối tại Hong Kong, sau khi đã lắp đặt xong đến Philippines và Đài Loan từ năm 2020.

Lý do là Washington lo ngại kết nối đến đặc khu hành chính này sẽ mở ra cánh cửa giúp chính quyền Bắc Kinh dễ dàng truy cập dữ liệu của người Mỹ. Lệnh cấm khiến hàng trăm km cáp nối Hong Kong với mạng lưới đã lắp đặt đang nằm trơ trọi dưới đáy đại dương mà không được sử dụng.

Mỹ còn một cách khác để ngáng đường Trung Quốc. Lắp đặt cáp ở độ sâu vài ngàn mét dưới đáy biển là một công việc phức tạp mà chỉ một số ít nhà thầu có đủ điều kiện để thực hiện. Hiện nay, chỉ 3 công ty là Alcatel (Pháp), NEC (Nhật) và SubCom (Mỹ) đã chiếm hơn 80% giá trị đơn hàng lắp đặt cáp biển trên toàn thế giới, theo The Economist.

Trong khi đó, HMN Tech - một nhà thầu đến từ Trung Quốc được tách ra từ Tập đoàn Huawei - chỉ chiếm 9%. Nhưng trong bối cảnh căng thẳng Mỹ - Trung, nhà đầu tư các tuyến cáp mới có liên kết đến Mỹ - mà hầu như tuyến nào cũng có điểm cập bờ tại Mỹ - đều không muốn dính dáng với HMN Tech để tránh nhận lệnh cấm hoặc án phạt từ phía Washington.

Năm 2022, bản hợp đồng béo bở để lắp đặt tuyến cáp SEA-ME-WE 6 dài 19.000km kết nối Đông Nam Á với châu Âu thuộc sở hữu của một nhóm các nhà khai thác viễn thông trong đó có Bharti Airtel (Ấn Độ) và SingTel (Singapore) đã được trao cho SubCom, bất chấp giá dự thầu của HMN Tech được đưa tin là thấp hơn.

Trung Quốc đã phản ứng bằng cách vạch ra lộ trình của riêng mình. PEACE - tuyến cáp ngầm dài 21.500km nối Kenya với Pháp qua Pakistan - được lắp đặt hoàn toàn bởi các công ty Trung Quốc như một phần của "con đường tơ lụa kỹ thuật số" của Trung Quốc.

Ba nhà mạng Trung Quốc gồm China Telecom, China Unicom và China Mobile Limited cũng đang đầu tư 500 triệu USD vào một hệ thống cáp ngầm kết nối Trung Quốc và Pháp qua Singapore, Pakistan và Ai Cập do HMN Tech lắp đặt để cạnh tranh trực tiếp với SEA-ME-WE 6, theo Hãng tin Reuters.

"Ngày nay người ta nói nhiều về việc không gian sẽ là lĩnh vực tranh chấp tiếp theo, nhưng tôi cho rằng dưới đáy biển mới là một khu vực cạnh tranh khốc liệt - CNET dẫn lời ông Steve Bowsher, chủ tịch In-Q-Tel, một công ty đầu tư mạo hiểm phi lợi nhuận do Trung tâm tình báo trung ương Hoa Kỳ (CIA) chống lưng để thay mặt các cơ quan chính phủ Mỹ đầu tư vào các công ty khởi nghiệp - Chúng (cáp biển) sẽ là mục tiêu cho bất kỳ cuộc đụng độ vật lý nào".■