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城市生活“一张网”隐藏的风险不可忽视

  今年7月中旬,河南省遭遇持续性极端强降雨,郑州市成为此次特大暴雨重灾区,电力、通信、信息基础设施服务中断,社会公共服务瘫痪,造成了重大人员伤亡和财产损失。这次极端天气造成的断网之灾,敲响了城市关键信息基础设施网络安全的警钟。现代城市数字化程度越来越高,互联网等数字技术给生产生活带来便利的同时,城市生活“一张网”隐藏的巨大风险也不可忽视。随着全球气候变暖,寒潮、强降雨、干旱等极端天气呈现频发趋势,突如其来的重大自然灾害不断考验城市网络信息基础设施“耐灾”能力,增强城市韧性迫在眉睫。

  7月17日至20日,郑州市遭遇罕见特大暴雨,造成郑州市区严重内涝,道路损毁、交通中断、地下空间被淹,电力、通讯设备损毁严重。据新闻报道统计数据,郑州主城区范围内,有473个200户以上小区停电,1221个小区停水。全市因灾退服基站3.52万个(郑州市基站总数7.9万个,占基站总数的44.5%),光缆受损566条共1223公里,影响固定网用户数14.3万户,移动网用户数38.2万户。最终,经过十天奋力抢修,直至7月27日中午12时,郑州市全域通信服务才恢复到灾前正常水平。

  此次暴雨导致的部分地区信息基础设施停服,互联网较长时间中断,主要造成的影响有以下几个方面:

  增加灾后救援指挥难度。随着数字城市建设的深入,先进的信息化手段能够支撑城市的规划、建设、运营、管理及应急。作为应急救援指挥的重要媒介,数字化平台能够提供应急救援资源、统一指挥调度、远程视频监控、移动指挥等全方位的保障,确保迅速、动态、准确的识别事件,为应急事件的指挥决策提供有力支持。暴雨引发的断网停服,切断了信息传递的通道,大大增加了信息收集、物资补给等救援工作的难度,降低了应急救援效率。

  造成群众日常生活不便。近年来,我国互联网线上服务高速发展,形成了线上服务与线下服务的深度耦合。特别是现在已经占据主流的刷卡付、扫码付、无接触付等在线支付,与线下服务的交点就是互联网,互联网的中断意味着线上服务与线下服务的脱钩,一切基于互联网的服务方式变成了“一滩死水”。由于缺少现金储备,人们无法购买生活物资,只能采用以物易物的方式进行交易;共享单车无法开锁,打车软件也无法正常使用,出行成了难题;往日生意火热的外卖平台此时也无计可施,整个社会运转秩序被打乱。

  引发城市公共服务瘫痪。部分企业的生产、研发活动对网络依赖性强,特别是在金融和信息技术领域,互联网发挥着重要基础作用。暴雨造成的断网停服不仅使郑州市内大量ATM机彻底瘫痪,个别期货交易退步到电话交易的水平,甚至造成部分信息技术产业企业,如数据中心、云服务平台等停止服务,在全国范围内产生一定的影响。

  带来网络意识形态风险。大范围停服断网导致灾区的真实情况无法在互联网平台上得到有效、及时地传播,一方面阻塞了沟通渠道,求救信息与救援信息不对等,大大增加了动员各方力量进行减灾救灾活动的难度;另一方面为谣言提供了滋生的温床,造成网络意识形态风险。

  长时间停电。为保障电力设备安全与人民群众生命安全,防止漏电、触电等事故的发生,郑州市在暴雨中主动采取了较大范围的拉闸断电。运营商为基站等通信设备设置的应急不间断电源装置(UPS),普遍只能维持正常运作6-8小时,柴油发电机储备燃油维持不超过48小时。因此,长时间的断电,直接导致设备下线、网络中断。

  光纤、基站等设备物理受损。城区中的部分基站在建设时受制于客观条件,在位置选取和线路安排上存在隐患,郑州暴雨期间,快速上涨的积水很容易对布设位置较低的光纤或基站造成破坏,造成网络中断的同时也给后续的恢复工作造成阻碍。

  降雨量超过备用系统设计指标。对电磁广播系统来说,降雨、大雾等天气会对有效传播距离造成不利影响。本次郑州暴雨中,第二京汉广传输干线郑州局段由于雨水倒灌导致光缆短路跳电,在紧急启动备用广微波中继后,由于降雨量超过微波站设计指标,服务一度中断。

  灾情发生后,郑州市果断及时的开展应急保障工作,社会力量广泛参与救援行动。运营商积极抢修,通过多种有效措施,缩小停服范围、缩短停服时长、削弱停服造成的影响。先后从周边地区、省份调配应急物资、抢险人员,对网络进行紧急抢修;投入卫星应急通信车、卫星电话、便携式基站、无人机等应急设备,保障重点单位和地区的网络连接。

  对比2008年汶川地震的救灾工作,当时通信、交通中断,受限于技术原因,只能使用运输机以空投的形式与地震灾区建立通信联络。受灾地区地形陌生且复杂,倒塌的房屋、电线都可能对空投造成影响,从而延缓救援速度。在这次郑州特大暴雨救灾抢险过程中,救援技术有了很大突破,救援速度与效果得到明显提升。无人机在此次救援工作中发挥了至关重要的作用,打通了应急救援保障生命线。

  搭载着空中应急通信平台的翼龙无人机于7月21日、22日,分别抵达巩义市米河镇、郑州市中牟县阜外华中心血管病医院开展救援工作,主要发挥了两个重要作用:第一是建立应急通信。实现了约50平方公里范围长时稳定的连续移动信号覆盖,建立起覆盖1.5万平方公里的音视频通信网络,有效解决了受灾地区在“三断”情况下的信息互联问题。第二是航空监测。无人机装备了先进的光电吊舱、合成孔径雷达,具备360度激光测距能力与精准的成像能力,让后方指挥部可以从空中迅速评估灾情,为救援指挥、物资调度提供及时且关键的数据支撑。

  除此之外,可搭载基站的系留式无人机在此次通讯保障中也发挥了重要作用。利用系留式无人机快速部署、轻便灵活、起降环境要求低、留空时间长的特点,采用Ka卫星便携站配合系留式空中无人机基站的方式,快速建立了断网地区的网络通讯,有效保障了应急救援工作的开展。

  近年来,随着全球气候变化,灾难性气候事件有增多变强的趋势。极端天气预防难度高、危害影响大,很容易引起大范围断网停服。同时,随着全球网络安全形势日益严峻,以电力系统为代表的关键信息基础设施,成为网络攻击的重要目标,类似郑州暴雨造成的断网停服困局,极有可能在未来的网络攻击中出现。

  因此,提高互联网在应对突发极端自然天气与网络攻击中的韧性,保障城市网络信息基础设施安全,降低信息基础设施停服带来的影响,是必须深入研究的课题。

  提高风险意识,筑牢防灾减灾救灾的思想防线。通常来说,沿海城市相较于内陆城市,应对极端恶劣天气的经验更加丰富;大城市相较于中小城市,抵抗大规模网络攻击的准备更加充分,这是因为沿海城市、大城市相对于内陆城市、中小城市风险管理意识更强。因此,要提高城市抗灾能力首先要提高城市管理的风险意识,筑牢防灾减灾救灾的思想防线,借鉴先进的管理经验,不断完善、细化、量化预警机制,让紧要关头时的决策有据可循,减少决策时间,尽量降低断网停服可能带来的影响。

  完善应急体系,提升数字城市抗灾容灾能力。第一是完善城市应急制度。优化通信网络与数据的容灾机制,进一步明确各涉灾部门的职责分工,细化应急预案,如详细规定在不同级别的预警之下,相关民生领域需要采取的应急措施,建立高效、统一、科学、规范的应急系统。第二是落实通信运营商应急物资储备。应急物资的储备既要遵守储备场所的就近与安全原则,还要保证物资的种类与数量符合要求。第三是鼓励互联网企业建立线下服务应急预案。互联网企业,特别是互联网平台企业应充分认识自身承担的社会责任,对提供的重要公共服务要有应急保障线下服务方案。

  强化应急演练,提高信息基础设施应急保障能力。多方参与,组织开展信息基础设施断网停服应急演练,检验在极端场景下,应急预案的可行性、物资储备的合理性、线下公共服务的适应性,以及灾害应对能力与综合管理水平,按照演练反馈的情况审阅、修订应急预案,为数字城市探索高水平、高质量、高效率的应急指挥方案,切实增强信息基础设施应急保障能力。

  加强新技术应用,提升应急保障战斗力。一方面探索公共服务去网络中心化。充分探索利用各类去网络中心化新技术,如数字货币技术、区块链技术等,保障货币交易、安全监控、医疗诊断等关键公共领域在断网停服后继续提供可持续服务。另一方面探索面向应急保障的空中通信平台技术。此次救援中,无人机在应急通信保障中发挥了重要作用,显示出了空中通信平台在应急通信的潜力。未来需要进一步针对通信应急保障的特点,在成本控制、灵活机动、滞空时长、覆盖范围等方面不断改进,探索更加智能化、多用途的空中通信平台技术,开辟“应急高速公路”,提升灾害应急保障能力。(陕西省委网信办 白晨)

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