Bit2Watt：惡意雲端租戶用合法 GPU 工作負載就能動搖電網，無需惡意軟體或漏洞入侵

以下是這項研究的關鍵發現，以及為何電網監管機構已將其視為嚴重的潛在威脅。

Bit2Watt 攻擊原理：將 GPU 的電力消耗當作武器

一顆 GPU 的電力消耗會直接反映其運算負載：執行大量運算時電流會飆升，閒置時電流則會下降。惡意雲端租戶只需利用合法的 GPU 工作負載，在這兩種狀態之間來回切換。這會在電源插座端產生可控的電力波動，並透過資料中心的電力基礎設施，最終傳導至區域電網。

這種攻擊不需要任何惡意軟體、不需要權限提升，也不需要入侵電網控制系統——因為租戶本來就有權限執行 GPU 任務。

兩種攻擊技術與實驗室結果

SWMA 能產生最快的震盪（超過 6,000 Hz），而 LTMA 則能將電力調變隱藏在正常的 LLM 訓練模式範圍內。這兩種技術都顯示，雲端租戶能製造的電力波動速度，遠比一般家用電器（例如空調）的緩慢變化快得多。

最嚴重情境的模擬結果

研究人員在兩個規模上模擬了影響：

• 1,000 顆同步 GPU，搭配 1 MW 的區域系統：電力波動導致電流總諧波失真（Total Harmonic Distortion, THD）超過 10%，在 5 個 IEEE 標準配電饋線中，有 3 個出現不穩定的電壓，並觸發保護電驛跳脫。此攻擊在區域配電網路中，引發連鎖故障與停電的機率高達 超過 80%。

• 放大至歐洲輸電網路模型：在共振頻率下同步的電力波動，可能會以「區域間震盪」的形式，透過廣域輸電走廊傳播，對跨國等級的電網穩定性構成威脅。

監管機構早已對 AI 資料中心的負載波動發出警報

Bit2Watt 攻擊出現的時機，正值電網監管機構對 AI 資料中心的可靠度風險發出日益急迫的警告。

北美電力可靠度公司（NERC）已經記錄到，當保護系統跳脫時，GW 等級的 AI 訓練園區可能在一秒內瞬間減少 1,000 MW 以上的用電，速度遠快於傳統電網保護裝置的反應時間。在 2026 年 5 月，NERC 罕見地發布了最高緊急等級的 第 3 級「必要行動」警報，原因是發生了多起超過 1 GW 的資料中心負載突然中斷的事件，導致電網頻率過衝和電壓尖峰。NERC 記錄了兩起具體事件：一次在 2025 年 2 月，約損失 1,800 MW；另一次在 2025 年 6 月，約損失 1,300 MW。

NERC 的《2026 年可靠度現狀報告》明確指出，資料中心的 脈衝式與非線性負載特性，是新興的可靠度威脅。美國聯邦能源管理委員會（FERC）隨後指示 NERC，必須在 2026 年 12 月 31 日前，為包括 AI 設施在內的運算負載，制定強制性的可靠度標準。

維吉尼亞州的真實驚險事件

這些警告並非紙上談兵。在 2025 年初，位於維吉尼亞州勞登郡（有「資料中心廊道」之稱，鄰近華盛頓特區）的大約 40 座資料中心，因輸電線路故障而同時中斷電網連線。有些報導指出多達 60 座資料中心斷線。這合計約 1,500 MW 的負載損失差點導致系統崩潰，迫使電網營運商緊急調度以維持平衡。

2025 年 1 月 8 日，NERC 發布了對這起事件的審查報告，指出該事件造成了電壓尖峰和頻率失衡，暴露了北美大規模電力系統的重大弱點。《華爾街日報》報導，這些用電量足以供應超過一百萬個家庭的資料中心，同時切換到備用發電機，差點引發連鎖性大停電。

阻斷服務的惡性循環

研究人員描述了一種自我強化的阻斷服務（DoS）機制：由電力波動引起的電壓不穩定，會觸發資料中心內部的保護系統，進而限制伺服器效能或將其斷線。這反而 加劇了回傳到電網的電力擾動。運算基礎設施自身的安全系統，最終導致電網故障惡化，而電網故障又反過來影響運算系統——形成一個封閉、雙向的惡性循環，讓系統變得更不穩定。

為何能繞過標準雲端監控

攻擊者所執行的每一個操作，都是合法的雲端使用行為——啟動 GPU 核心、訓練模型、消耗分配的運算資源。沒有任何惡意酬載、沒有被利用的安全漏洞、也沒有未經授權的存取。現有的入侵偵測系統、防毒軟體和雲端安全監控，都只關注軟體層面的異常行為，而不是電力消耗的模式。由於這種攻擊不會產生可疑的網路流量、檔案寫入或程序行為，所以傳統的防禦機制完全看不到它。

提出的緩解措施

該論文與新聞報導提出了橫跨雲端供應商、GPU 業者和電網營運商的幾類防禦措施：

• 雲端端：在虛擬機監視器或設施層級監控 GPU 的電力消耗，尋找可疑的週期性模式；對高頻率的電力調變進行限速或標記。
• GPU 業者：修改 GPU 韌體或驅動程式，加入「功率平穩化」模式，抑制低於電網顯著頻率的快速電流擺盪。
• 電網端：在資料中心與電網的連接點部署電力電子濾波器（例如主動式諧波補償器），阻止高頻負載波動傳入電網。
• 監管端：FERC 即將針對運算負載制定的強制性可靠度標準，應包含調變限制和即時負載監控要求。

為何現在就需要跨領域的聯合防禦

作者指出，Bit2Watt 攻擊位於 三個截然不同領域的交會點：雲端運算、GPU 硬體設計與電力系統。這三個領域目前各自擁有獨立的安全模型，缺乏跨領域的威脅可視性。沒有任何單一角色能獨力完全緩解此威脅：

• 雲端供應商控制租戶環境，但對電網設備沒有管轄權。
• GPU 業者可以修改晶片行為，但無法強制部署。
• 電力系統營運商可以保護電網，但無法看到雲端內部的工作負載。

這種攻擊類型可能在相關產業協調出防禦措施之前的數年，就已具備實戰能力。作者呼籲，在攻擊者將此技術武器化之前，應 搶先建立聯合標準與即時資訊共享機制。