Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK!
Bijna al onze moderne communicatie verloopt via glasvezelkabels op de zeebodem. Hoe veilig is dat? KIJK nam een duik in de wereld van het wereldwijde onderwaterweb.
Deze week vielen twee communicatiekabels in de Oostzee uit. Een van de glasvezelverbindingen liep van Finland naar Duitsland, de ander van Litouwen naar Zweden. Er wordt vanuit gegaan dat de kabels zijn gesaboteerd. Sommige experts wijzen Rusland als dader aan, maar de Deense marine vermoedt dat er een Chinees schip bij betrokken was.
We denken dat we tegenwoordig steeds meer draadloos communiceren, maar in werkelijkheid bestaat de basisstructuur van het internet nog altijd uit kabels: 99 procent van al het dataverkeer tussen de continenten loopt door ruim 420 kabels die overal ter wereld op de zeebodem liggen. Het laatste procentje intercontinentaal dataverkeer gaat via satellieten. Zo kun je ook op slecht bereikbare plekken zoals woestijnen en kleine eilandjes internetten.
Het feit dat (bijna) al onze moderne communicatie via onderzeekabels verloopt, roept de vraag op hoe veilig dat is – zeker als je weet dat de meeste kabels, in dikte variërend van een tuinslang tot een stevige brandweerslang, onbeschermd op de bodem van de oceaan liggen. KIJK schreef daar in 2020 al een artikel over. Die kun je hieronder nu gratis lezen.
Internetloos
Soms gaat het inderdaad helemaal mis. In december 2008 hadden grote delen van het Midden-Oosten en Noord-Afrika geen internet nadat vissersboten kabels in de Middellandse Zee kapot trokken. In 2012 beschadigde de orkaan Sandy de kust van New York én een paar cruciale kabels, waardoor het netwerk tussen de Verenigde Staten en Europa enkele kostbare uren op zijn gat lag. En in 2018 zat Mauritanië 48 uur zonder internet nadat de belangrijkste kabel tussen Afrika en Europa het begaf.
Ongeveer tweehonderd keer per jaar valt ergens ter wereld een onderzeekabel uit. Dat hoeft op zich geen ramp te zijn, want datastromen kunnen onmiddellijk worden omgeleid via andere kabels. Kabeluitval wordt pas echt een probleem wanneer het verschillende kabels tegelijk treft, zoals eind 2008 in de Middellandse Zee. Maar die gevallen zijn zeldzaam.
Lees ook:
- Zeppelinachtige vliegmachine belooft razendsnel internet voor iedereen
- Het internet begon als een ‘vaag, maar spannend’ projectje
Kabel ‘gevangen’
Hoewel Moeder Natuur zo af en toe kabels beschadigt door orkanen en zeebevingen, vormen mensen de grootste bedreiging – wij veroorzaken ongeveer driekwart van alle kabeluitval. Vissers zijn de grootste boosdoeners. Onderzeekabels raken regelmatig verstrikt in sleepnetten, waarbij ze kunnen scheuren. Ook scheepsankers willen nog weleens op een onderzeekabel terechtkomen en die doormidden breken.
“Volgens een bekende anekdote raakte de eerste onderzeekabel die in 1850 werd aangelegd op de bodem van het Kanaal al na een uur buiten bedrijf doordat een Franse visser hem in zijn net kreeg en er een stuk uitsneed om aan zijn vrouw te laten zien”, vertelt Hendrik Rood, die zich als consultant voor telecomadviesbureau Stratix heeft gespecialiseerd in onderzeekabels.
In het verleden werden kabels ook geregeld stukgebeten door haaien. “Dat kwam doordat de kabels waren aangesloten op wisselstroom”, aldus Rood. “Het wisselen van de spanning trok haaien en sidderalen aan, want die dieren kunnen het spanningsverschil opmerken. Dat probleem werd opgelost door gelijkstroom te gebruiken of door de kabels beter te verpakken in een coating van kevlar.”
Eenmaal aan land lopen onderzeekabels nog enkele kilometers door voordat ze de datacenters bereiken waar ze hun signaal afgeven. Dit deel van de zeekabels is ingegraven in het land en bestaat daarom niet uit hetzelfde extreem waterdichte materiaal als de kabels op de zeebodem. Maar als ze onder water komen te staan, kunnen ze permanente schade oplopen. Daarmee is de mondiale zeespiegelstijging een nieuw probleem voor de onderzeekabels. Voorbeeldje: op basis van de huidige prognoses becijferden wetenschappers dat over vijftien jaar ruim 6000 kilometer ingegraven kabel bij Amerikaanse kuststeden onder water zal staan.
Hoewel dit bijtgrage exemplaar door een onderwatercamera van Google werd gespot, vormen haaien nauwelijks een bedreiging voor onderwaterkabels. De netten en ankers van vissersboten richten verreweg de meeste schade aan. Beeld: Google.
Van koper naar glas
De eerste onderzeekabels dateren van halverwege de negentiende eeuw, toen ze werden aangelegd om wereldwijd telegraafverkeer mogelijk te maken. “Die kabels werden in een hoog tempo uitgerold”, zegt Rood. Zo lag er in 1851 al een kabel op de bodem van de rivier de Ganges die heel India bediende. Stukje bij beetje werden alle rivieren, zeeën en oceanen voorzien van onderwaterkabels van koperdraad in een omhulsel van verzinkt staal. In 1913 was het karwei geklaard en was de hele wereld aangesloten op de telegraaf.
Na de grootschalige doorbraak van de telefonie bleken satellieten veel beter in staat om het signaal over te brengen. “Onderzeekabels raakten in de tweede helft van de twintigste eeuw dan ook uit de mode”, aldus Rood. De meeste telegraafkabels verloren hun nut en werden opgeruimd. Maar toen in de jaren tachtig glasvezel werd ontwikkeld, raakten onderzeekabels weer in zwang. Rood: “Binnen tien jaar is toen de oude telegraafkaart van 1913 opnieuw aangelegd, maar dan met glasvezelkabels.”
Het aanleggen van onderzeekabels in oceanen is een vak apart. Rood vertelt dat er wereldwijd slechts vier bedrijven zijn die zich daarmee bezighouden. Voordat kabels op oceaanbodems worden neergelaten, vindt er een grondig zeebodemonderzoek plaats. Daarbij inspecteren met camera’s uitgeruste onderzeerobots de zeebodem en inventariseren ze obstakels op de route. De robots hebben rupsbanden en zijn via een lange kabel met een schip verbonden.
Rood: “Midden op de bodem van de Atlantische Oceaan ligt bijvoorbeeld een vulkanisch gebergte, de Mid-Atlantische Rug. De kabels moeten daar omheen geleid worden.” Na het bodemonderzoek worden de kabels per schip neergelaten. Dat gebeurt niet in een rechte lijn, maar in een S-vorm. Die slingervorm is bedoeld om de voortdurende bewegingen van de zeebodem door verschuivingen van de tektonische platen op te vangen.
Olieplatform in de weg
Er zitten nogal wat haken en ogen aan de aanleg van onderzeekabels. Zo worden in gebieden met veel scheepvaart en visserij andere aanlegmethodes gebruikt om het risico op schade aan de onderzeekabels te beperken. Op de druk beviste Noordzee bijvoorbeeld worden de kabels ingegraven in de zeebodem, buiten bereik van ankers en sleepnetten. Dat proces is duur en tijdrovend. “Het duurt ongeveer twee keer zo lang om kabels op de Noordzee in te graven dan het duurt om ze over de gehele Atlantische Oceaan leggen”, zegt Rood. Het wordt nog lastiger als er windturbines en olieplatforms op de route staan. “Dan moet je over andermans kabels en pijpleidingen heen. Dat zijn de duurste stukjes.”
Een andere handicap is het gegeven dat de fotonen (lichtdeeltjes) die door een glasvezelkabel reizen en data overbrengen, ‘weglekken’ bij elke bocht of afbuiging in de kabel. Daarom worden de kabels, eenmaal op de zeebodem, om de paar honderd kilometer uitgerust met optische versterkers: glasvezels waarin het element erbium verwerkt is. Die versterkers zorgen voor een verdubbeling van het aantal fotonen, waardoor het signaal intact blijft.
En dan is er nog de wetenschap dat onderzeekabels een levensduur van 25 jaar hebben; daarna moeten ze worden vervangen. “Die 25 jaar is eigenlijk de levensduur van die optische versterkers”, verduidelijkt Rood. “De glasvezelkabels zelf kunnen veel langer mee. Je kunt ervoor kiezen om na 25 jaar alleen die ver sterkers van de zeebodem omhoog te takelen en te vervangen, maar dat is zoveel werk dat je net zo goed de hele kabel kunt vernieuwen.”
Ultieme hack
Soms zijn de onderzeekabels onderwerp van een politiek steekspel: al in de Eerste Wereldoorlog luisterden de Britten mee met het telegraafverkeer van de Duitsers. Decennia later, in 2005, kwamen de Amerikanen met de USS Jimmy Carter, een onderzeeboot die onderwaterkabels af kan luisteren.
En nog maar een paar jaar geleden maakten Amerikaanse generaals zich zorgen over Russische onderzeeboten die werden gesignaleerd in de buurt van een belangrijke onderzeekabel aan de oostkust van de Verenigde Staten. De Amerikanen verdachten de Russen ervan de kabels in kaart te brengen, om ze bij een conflict te kunnen doorsnijden en zo het dataverkeer in één klap plat te leggen. Hoe dieper op zee dat zou gebeuren, hoe lastiger het zou zijn de kabelbreuk op te sporen en te repareren. De officieren noemden dit doemscenario een ‘ultieme hack’.
“Het risico dat kabels worden afgetapt bestaat altijd”, zegt Rood. “De moeilijkheid is dat je de kabels moet weten te vinden. Op de bodem van de oceaan zijn ze iets dikker dan een duim. Er zit metaal in, maar door het omringende zoute water kun je ze niet zomaar met een metaaldetector vinden.” Het helpt om korte lijntjes te hebben met de bedrijven die de kabels aanleggen. Waarschijnlijk is het geen toeval dat twee voormalige Amerikaanse staatssecretarissen van defensie zitting hebben in de raad van commissarissen van SAIC, een groot Amerikaans bedrijf dat onderzeekabels aanlegt. Zo weet Washington precies waar de kabels liggen.
Monopolie
Ook de financiering van de kabels is een politiek beladen onderwerp. Onderzeekabels werden gefinancierd door samenwerkingsverbanden van telecombedrijven, maar vandaag de dag is die rol grotendeels overgenomen door grote techbedrijven als Google, Facebook en Amazon.
Recentelijk is ook de Chinese telecomgigant Huawei in de onderzeekabelindustrie gestapt. Een van zijn eerste kabels ging bij Groenland aan wal. President Trump maakte zich daar al boos over. “Niet geheel ten onrechte”, zegt Rood. “Op Groenland wonen niet zoveel mensen, maar er ligt wel een grote Amerikaanse basis.”
In 2017 legden Microsoft en Facebook een kabel aan tussen de VS en Europa, die exclusief wordt gebruikt om data van hun eigen klanten en gebruikers door te geven. En voor het eerst in de historie heeft Google twee onderzeekabels helemaal alleen gefinancierd – een ontwikkeling die doorzet. De reden dat de grote techbedrijven in kabels investeren, is dat de huidige kabels onvoldoende capaciteit hebben voor hun alsmaar groeiende datastromen.
Experts maken zich zorgen over deze ontwikkeling, aangezien de kabels steeds vaker eigendom zijn van een handjevol techreuzen. “Vroeger werden onderzeekabels aangelegd door een consortium van een stuk of tien bedrijven”, zegt Rood. “Die bedrijven beconcurreerden elkaar, waardoor werd voorkomen dat er eentje een monopoliepositie kreeg. Nu veel kabels slechts door één groot techbedrijf worden betaald, komt de capaciteit volledig in hun handen. De angst is dat die paar eigenaren daardoor veel te machtig worden.”
Draadloze concurrentie
Wel zijn techbedrijven ook aan het experimenteren met andere manieren van datatransport. Het ruimtebedrijf SpaceX van Elon Musk wil de komende tien jaar 12.000 kleine satellieten lanceren die de gehele aarde van internet moeten voorzien. Google is Project Loon gestart, waarbij luchtballonnen met Wi-Fi-apparatuur internet naar afgelegen of door natuurrampen getroffen gebieden brengen. Facebook probeerde hetzelfde met een grote drone op zonne-energie, maar tijdens zijn eerste vlucht crashte het toestel, waarna het project werd stopgezet.
Al die initiatieven moeten zich nog bewijzen. Deskundigen betwijfelen dan ook of ze de rol van de bestaande onderzeekabels over kunnen nemen. Zo blijft de ruggengraat van het internet voorlopig nog gewoog wired.
Tekst: Hidde Tangerman. Hij is freelance-journalist. Voor dit artikel raadpleegde hij onder andere de volgende literatuur: Matt Burgess: Google and Facebook are gobbling up the internet’s subsea cables, Wired (18 november 2018) | James Griffiths: The global internet is powered by vast undersea cables. But they’re vulnerable, CNN (26 juli 2019).
Openingsbeeld: Serg Myshkovsky/Getty Images