Bit2Watt: سلاح خفي من وحدات معالجة الرسوميات يزعزع استقرار شبكات الكهرباء دون اختراق

إليكم ما تكشفه الأبحاث ولماذا يتعامل المنظمون معها كتهديد ناشئ خطير.

كيف يعمل Bit2Watt: استهلاك GPU للطاقة كسلاح

يعتمد استهلاك GPU للطاقة الكهربائية بشكل مباشر على عبء العمل الذي ينفذه: الحوسبة المكثفة تستهلك تياراً مرتفعاً، بينما الخمول يستهلك تياراً منخفضاً. كل ما على المستأجر الضار فعله هو التبديل بين هاتين الحالتين باستخدام أحمال عمل GPU مشروعة. هذا يولد تذبذبات طاقة يمكن التحكم بها على مستوى مقبس الحائط، والتي تنتقل عبر بنية الطاقة التحتية للمنشأة إلى الشبكة المحلية .

لا يتطلب الهجوم أي برمجيات خبيثة، أو رفع صلاحيات، أو اقتحام أنظمة تحكم الشبكة — فالمستأجر يمتلك أصلاً الحق في تشغيل مهام GPU .

تقنيتا الهجوم ونتائج المختبر

أنتجت SWMA تذبذبات أسرع (أكثر من 6000 هرتز)، بينما حققت LTMA تعديلاً ضمن نطاق أنماط تدريب LLM المشروعة . كلا التقنيتين تُظهران أن المستأجر السحابي يمكنه إنتاج تقلبات طاقة أسرع بكثير من التذبذب البطيء لجهاز منزلي مثل مكيف الهواء .

نتائج المحاكاة في أسوأ السيناريوهات

قام الباحثون بنمذجة التأثير على مقياسين:

• 1000 وحدة GPU متزامنة على نظام محلي بقدرة 1 ميغاواط: أدت تذبذبات الطاقة إلى رفع التشويه التوافقي الكُلّي (THD) فوق 10%، مما تسبب في عدم استقرار الجهد في 3 من أصل 5 مغذيات توزيع مرجعية (IEEE) وأدى إلى تعثر مرحلات الحماية . كان للهجوم احتمالية أكثر من 80% للتسبب في فشل متتالٍ وانقطاع للتيار في شبكة التوزيع المحلية .

• عند التوسع إلى نموذج شبكة نقل أوروبية: يمكن أن تنتشر تذبذبات الطاقة المتزامنة عند الترددات الرنانة كذبذبات بين المناطق عبر ممرات النقل الواسعة، مما يهدد الاستقرار على مستوى قاري .

المنظمون كانوا بالفعل في حالة تأهب بسبب تقلبات أحمال مراكز بيانات AI

يأتي هجوم Bit2Watt في وقت كانت فيه الهيئات التنظيمية للشبكات قد أصدرت تحذيرات متزايدة بشأن مخاطر موثوقية مراكز بيانات AI.

وثقت هيئة موثوقية الكهرباء في أمريكا الشمالية (NERC) أن مجمعات تدريب AI على مقياس غيغاواط يمكن أن تفقد أكثر من 1000 ميغاواط في أقل من ثانية عندما تتعطل أنظمة الحماية — أسرع مما تستجيب له ضمانات الشبكة التقليدية . في مايو 2026، أصدرت NERC تنبيهاً نادراً من المستوى 3 "إجراءات أساسية" — وهو أعلى مستوى طوارئ لديها — بعد أحداث متعددة انقطع فيها أكثر من 1 غيغاواط من حمل مركز البيانات فجأة، مما تسبب في تجاوز التردد وارتفاع الجهد . وثقت NERC حدثين محددين: حدث في فبراير 2025 أدى إلى فقد حوالي 1800 ميغاواط وآخر في يونيو 2025 أدى إلى فقد حوالي 1300 ميغاواط .

يحدد تقرير حالة الموثوقية لعام 2026 الصادر عن NERC بوضوح خصائص الحمل النبضي وغير الخطي لمراكز البيانات كتهديد ناشئ للموثوقية . وقد أصدرت اللجنة الفيدرالية لتنظيم الطاقة (FERC) توجيهاً لـ NERC لوضع معايير موثوقية إلزامية للأحمال الحاسوبية (بما في ذلك مرافق AI) بحلول 31 ديسمبر 2026 .

حادثة وشيكة في فرجينيا

هذه التحذيرات ليست نظرية فحسب. في أوائل عام 2025، انقطع حوالي 40 مركز بيانات في مقاطعة لاودون بولاية فرجينيا — "ممر مراكز البيانات" بالقرب من واشنطن العاصمة — عن الشبكة في وقت واحد بعد اضطرابات في النقل. تشير بعض التقارير إلى أن 60 مركزاً توقفت عن العمل. كان الانخفاض المشترك في الحمل (حوالي 1500 ميغاواط) يشكل خطراً على النظام وأجبر مشغلي الشبكة على التحرك لتحقيق التوازن الطارئ .

في 8 يناير 2025، أصدرت NERC مراجعة للحادثة، التي تسببت في ارتفاع الجهد واختلالات في التردد، مما كشف عن ثغرات كبيرة في نظام الكهرباء الرئيسي . ذكرت صحيفة وول ستريت جورنال أن مراكز البيانات، التي كانت تستهلك طاقة تكفي لأكثر من مليون منزل، قد تحولت في وقت واحد إلى المولدات الاحتياطية، مما كاد يتسبب في انقطاع التيار بشكل متسلسل .

حلقة التغذية الراجعة لرفض الخدمة

وصف الباحثون آلية DoS ذاتية التعزيز: عدم استقرار الجهد في الشبكة الناجم عن تذبذبات الطاقة يؤدي إلى تفعيل أنظمة الحماية داخل مركز البيانات، مما يخفض أو يقطع الخوادم. وهذا بدوره يُضخّم اضطراب الطاقة مرة أخرى على الشبكة. أنظمة السلامة الخاصة بالبنية التحتية الحاسوبية تُفاقم فشل الشبكة، مما يزيد من تعطيل الحوسبة — وهي حلقة مغلقة من زعزعة الاستقرار ثنائية الاتجاه .

لماذا يتفادى المراقبة السحابية القياسية

كل عملية يقوم بها المستأجر هي استخدام سحابي مشروع — إطلاق نوى GPU، وتدريب نماذج، واستهلاك دورات حوسبة مخصصة. لا يوجد حمولة ضارة، ولا ثغرة مستغلة، ولا وصول غير مصرح به. أنظمة كشف التسلل الحالية، ومكافحة الفيروسات، ومراقبة أمن السحابة تبحث عن حالات شاذة على مستوى البرمجيات، وليس أنماط استهلاك الطاقة. نظراً لأن الهجوم لا يُحدث حركة مرور مشبوهة على الشبكة أو كتابة ملفات أو سلوك عمليات، فهو غير مرئي للدفاعات التقليدية .

التدابير المقترحة للحماية

تحدد الورقة البحثية والتقارير الإخبارية عدة فئات من الدفاعات التي تشمل مقدمي الخدمات السحابية، وموردي GPU، ومشغلي الشبكات:

• على مستوى السحابة: مراقبة استهلاك GPU للطاقة على مستوى المُشرف أو المنشأة للكشف عن الأنماط الدورية المشبوهة؛ وتحديد أو الإبلاغ عن تعديل الطاقة عالي التردد .
• موردو GPU: تعديل برامج GPU الثابتة أو برامج التشغيل لإضافة وضع "تنعيم الطاقة" الذي يُخفف التغيرات السريعة في التيار دون ترددات مهمة للشبكة .
• على مستوى الشبكة: نشر مرشحات إلكترونيات القوى (مثل معوضات التوافقيات النشطة) عند نقطة الاقتران المشترك لمركز البيانات لمنع تذبذبات الحمل عالية التردد من الوصول إلى الشبكة .
• تنظيمياً: يجب أن تتضمن معايير الموثوقية الإلزامية القادمة من FERC للأحمال الحاسوبية حدوداً للتعديل ومتطلبات مراقبة الحمل في الوقت الفعلي .

لماذا هناك حاجة إلى دفاعات مشتركة الآن

يؤكد الباحثون أن هجوم Bit2Watt يقع عند تقاطع ثلاثة مجالات متميزة — الحوسبة السحابية، وتصميم عتاد GPU، وأنظمة الطاقة الكهربائية — حيث يعمل كل منها حالياً بنماذج أمنية مستقلة ولا توجد رؤية مشتركة للتهديد عبر هذه المجالات. لا يمكن لأي جهة بمفردها التخفيف منه بالكامل :

• مقدمو الخدمات السحابية يتحكمون في بيئة المستأجر لكن ليس لديهم سلطة على معدات الشبكة.
• موردو GPU يمكنهم تعديل سلوك الرقاقة لكن لا يمكنهم فرض النشر.
• مشغلو أنظمة الطاقة يمكنهم حماية الشبكة لكن لا يمكنهم رؤية ما بداخل أحمال العمل السحابية.

يمكن أن تصبح هذه الفئة من الهجمات قابلة للتنفيذ قبل سنوات من تنسيق الصناعات المنفصلة للدفاع عنها. يدعو الباحثون إلى وضع معايير مشتركة استباقية وآليات لتبادل المعلومات في الوقت الفعلي قبل أن يقوم خصم بتسليح هذه التقنية في العالم الحقيقي .