隱形高速公路：網際網路的底層骨幹
海底電纜是全球網際網路的實體骨幹。它們鋪設於海床，透過沿岸登陸站連接各大洲，承載了幾乎全部的國際資料流量。雖然多數使用者看不見，這些系統卻支撐著經濟活動、雲端基礎設施、科研網路與國家安全通訊。
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國際流量仰賴海纜
0+
截至 2026 年仍在役海纜
0+ 公里
已部署海底光纖總長
即使規模龐大，海底電纜仍將巨量流量集中在有限路徑與登陸區域。自然災害、錨拖事故、基礎設施損壞或地緣衝突都可能在數小時內造成區域連線中斷。全球網際網路依賴的是關鍵且暴露的基礎設施。
海底電纜網路其實非常脆弱…
近年的重大斷纜事件已在非洲、亞洲與中東引發流量中斷，造成延遲上升、封包遺失與長時間故障。修復往往需要數週且成本高昂。營運商與政策制定者通常無法清楚掌握哪些流量依賴哪些電纜，因而難以準確評估暴露風險、衡量韌性，或優先投入防護資源。
…而且維修不易…
海底電纜故障並非罕見事件。每年全球都會發生大量故障，成因包含漁業活動、船錨、自然災害與基礎設施損壞。由於可用的專業維修船隊有限，修復流程緩慢、昂貴且具高度後勤複雜性。單一斷點就可能讓多個國家連線受影響數週。
~$0 百萬
單次修復成本
最長可達 0
週的修復時間
~0
全球海纜維修船數量
…同時也極度不透明
儘管海底電纜至關重要，其運作長期缺乏公開可見性。所有權常由多方聯盟共享，容量以長期使用權租賃，且路由技術會遮蔽流量實際經過的物理路徑。營運商或許了解自身網路，但跨網路依賴仍難以觀測。缺乏電纜層級可視性時，真實暴露與韌性的評估將先天受限。
Calypso 為這些隱形基礎設施帶來以量測為基礎的可視性。
Calypso 如何運作
步驟 1: 建立網路基礎設施模型
Calypso 的 Chartbook 是由三層基礎設施建構而成、用於統一描述網際網路實體連結的模型：
- 海底電纜： Calypso 從 TeleGeography 取得最新的海底電纜與登陸點幾何資料，再透過 cable unfolding 將多登陸點系統拆解為各登陸點配對之間的區段連結 ，使 Calypso 能在區段層級建模連通性。
- 陸地電纜： 為了連接登陸點與內陸連通樞紐（如 Ashburn、Chicago），並建模登陸點間連通性，Calypso 使用 iGDB 推論的陸地光纖路徑；該研究顯示，長距離陸纜路徑通常與既有通行權走廊（如公路與鐵路）對齊，從而支援 Calypso 的內陸至沿海路徑建模。
- 網路使用權： Calypso 從 TeleGeography 的 Transport Network Research Service 整理海底電纜使用權資料，以便在區段層級檢查各 AS 是否具備使用權。
最終得到同時具備地理感知與所有權感知的圖模型，將後續推論限制在物理可行且符合政策約束的路徑。
研究發現
我們使用 Route Stress（衡量海底電纜相對重要性的指標）分析南非近期兩起斷纜事件，展示 Calypso 在評估中斷對網路效能影響上的價值。
同樣事件，不同結果……
2024 年 2 月 24 日，紅海多條海底電纜遭到切斷，衝擊非洲東岸關鍵資料傳輸路徑。三週後，即 2024 年 3 月 14 日，象牙海岸外海的海底山崩損壞數條主要西非海纜系統，導致區域內大範圍連線中斷。
南非在東西兩岸皆有海纜登陸站，是一個自然的對照案例。我們將其與肯亞的情況比較，展示 Calypso 如何以 Route Stress .
在 Route Stress 面板中，我們呈現 Calypso 根據南非多個觀測點所收集的 traceroute 資料集，辨識出的關鍵海纜。
在南非西岸，ACE、WACS 與 SAT-3/WASC 的相對重要性高於本次事件受影響海纜之一的 EIG。因此，南非的網路量測訊號（延遲、抖動與封包遺失）僅出現輕微擾動；相對地，肯亞的同類訊號則呈現明顯惡化。
Route Stress（南非）
Route Stress 以已映射海纜路徑中穿越各系統的比例，估算對各海纜系統的依賴程度。
故障影響與受影響海纜
區 域： 曼德海峽（Bab el-Mandeb）附近
海纜：
南非
延遲
延遲 區域註記已顯示，範圍自故障起點（2024-02-24）至 2024-02-24。圖內左右註解說明此時間窗內的變化。
抖動
抖動 區域註記已顯示，範圍自故障起點（2024-02-24）至 2024-02-24。圖內左右註解說明此時間窗內的變化。
封包遺失
封包遺失 區域註記已顯示，範圍自故障起點（2024-02-24）至 2024-02-24。圖內左右註解說明此時間窗內的變化。
肯亞
延遲
延遲 區域註記已顯示，範圍自故障起點（2024-02-24）至 2024-02-24。圖內左右註解說明此時間窗內的變化。
抖動
抖動 區域註記已顯示，範圍自故障起點（2024-02-24）至 2024-02-24。圖內左右註解說明此時間窗內的變化。
封包遺失
封包遺失 區域註記已顯示，範圍自故障起點（2024-02-24）至 2024-02-24。圖內左右註解說明此時間窗內的變化。
常見問題
關於我們
Calypso 由 Northwestern University ↗ 中，由 Fabian E. Bustamante ↗ 教授帶領的 Aqualab ↗，由 Caleb Wang ↗ 開發與維護。
我們非常感謝合作夥伴 Ramakrishnan Durairajan ↗ 教授與 Romain Fontugne ↗，在本研究早期版本中提供了極具價值的討論與建議。
我們也感謝 IPinfo ↗與 TeleGeography ↗，提 供關鍵資料，讓我們得以完成 Calypso 的開發。
本研究獲得 NSF 支持。
