数据中心如何重塑关键基础设施的韧性与网络安全

数据中心可能会引发这样一种状况：巨大的电力负荷突然接入或脱离电网，从而对电网的稳定性构成挑战。

与此同时，数据中心直接或间接地支撑着各类经济活动——从虚拟会议，到电力公司的能源预测与调度策略，无一例外。若无电力供应——无论是来自电网还是数据中心内部的备用电源——数据中心便无法提供上述支撑服务。

数据中心与能源系统之间这种相互依存的关系，使得理解并管理针对能源基础设施(包括数据中心设施内部的自发电系统)的网络安全风险变得至关重要。深入理解数据中心、其内部能源系统以及其与区域电网之间的互动所应具备的“韧性”特质，将有助于全面提升当前及未来关键基础设施的整体韧性。

构建具有韧性的数据中心

数据中心的韧性是数据服务可用性的基石，这些服务涵盖了从在线广告、商业物流、发票开具到数字银行等方方面面。因此，数据中心必须具备抵御、检测并清除网络威胁的能力，且在此过程中不得中断上述服务的运行。若在设计或运营数据中心的能源系统时忽视网络安全因素，极易引入新的安全隐患或遗漏既有的漏洞。

为了提供数据服务，数据中心设施的某些部分必须与外部网络相连。这种持续暴露于互联网环境的特性，要求数据中心必须建立一套能够有效保护其内部能源系统的安全架构。

正因如此，数据中心的发电设施或备用电池系统应当通过正确配置的数字化控制手段——包括部署防火墙及关闭未使用的端口——来加以保护，即实施所谓的“加固”处理。此外，鉴于安全防护手段的有效性往往会随时间推移而逐渐减弱，因此定期对安全状况进行审查，已成为业界公认的最佳实践。

发电厂系统及其备用系统也必须受到监控，因为这些系统将实行数字化管理。对传感器数据、生产数据以及安全事件数据进行综合监控，有助于在损害发生之前及时发现潜在的威胁与安全漏洞。即使是经过加固强化的系统，也同样需要进行监控。

此外，网络安全要求对“系统之系统”具备全面的可视性。发电厂、备用电源、冷却系统以及物理门禁系统——这些系统中的每一个都存在被滥用的潜在风险，进而可能危及数据中心及电网的运行稳定性。相比于对各个系统进行孤立监控，若能实现对上述各系统的跨系统可视性，将有助于更高效地识别并处置那些可能引发严重后果的异常状况。

系统间的协调配合同样至关重要，因为数据中心属于高负荷用电设施。当数据中心从主电网切换至备用电源供电，或从备用电源切换回主电网供电时，往往会给电网管理工作带来一系列挑战。通过有计划地、周期性地启用备用电源系统进行运行演练，操作人员将有机会积累宝贵的经验，从而提升其在系统间沟通协调、异常状况识别以及管理系统间非预期交互方面的能力。

应对电力中断

具备韧性的数据中心基础设施必须能够抵御市电中断，同时持续提供数据服务。对于大多数数据中心而言，其目标是确保至少拥有12小时的备用电力和水源供应能力。采用多种能源来源及多套同型设备，能够有效提升冗余度，并消除单点故障隐患。

对于提供短期备用电力而言，电池储能是一种常见的解决方案。数据中心可在毫秒级的时间内实现从市电供电向电池备用供电的切换，即便是在非计划性中断的情况下也能顺利完成。电池备用系统为电力公用事业部门提供了解决停电故障的缓冲时间，同时也为数据中心运营方赢得了启动响应较慢的自发电设施(例如燃气轮机)所需的时间。

在决定电池系统的安装规模时，数据中心运营方必须综合考量其放电速率与总容量。系统安装完成后，运营方还需进一步确定何时进行电能存储、何时进行电能调度。若涉及额外的现场自发电层级或特定的性能优化指标(例如以实现低排放或低成本为目标，抑或是将电池储能与太阳能、风能或燃气轮机发电系统进行协同搭配)，上述决策过程将变得更为复杂。

数据中心的规划设计通常遵循“电力优先”的原则。其内部配置的现场发电系统具备能力，可无限期地维持设施以满负荷状态运行。在日常运营中，这些数据中心会基于经济考量做出决策：究竟是启动现场发电系统，还是直接从外部电网汲取电力;通常情况下，它们更倾向于利用电网所具备的更高发电效率。

在美国等监管体系严格的地区，数据中心部署步伐的迅猛加速，往往会促使运营商更倾向于采用现场发电模式。尽管新建发电设施及输电线路必须历经繁琐的监管审批流程，耗时漫长，但人工智能(AI)创新领域的投资者却对项目推进速度有着极高的要求。