賈鐵燕，崔 寧

(1.中國電子科技集團公司第五十四研究所，河北 石家莊 050081; 2.中國人民解放軍96902部隊，北京 100015)

0 引言

世界高新技術的迅速發(fā)展，正改變著當今戰(zhàn)爭的模式，高技術下戰(zhàn)爭的特點將是陸、海、空、天、地、網(wǎng)、電等多維度立體化信息戰(zhàn)，交戰(zhàn)雙方在戰(zhàn)爭中進行全時空的信息較量，爭奪對信息的控制權，以贏得戰(zhàn)爭的勝利。信息戰(zhàn)是建筑于指揮、控制、通信、情報、偵察、監(jiān)視等一系列能力的基礎之上，通信作為系統(tǒng)的神經(jīng)與紐帶，占有舉足輕重的地位，而衛(wèi)星通信由于其不可取代的空間優(yōu)勢經(jīng)常被作為干線鏈路使用，是高速度、高強度、高技術現(xiàn)代戰(zhàn)爭的重要組成部分，因此研究對衛(wèi)星通信網(wǎng)的對抗技術，成為掌握戰(zhàn)爭主動權的關鍵之一。

本文正是針對應用廣泛的衛(wèi)星通信系統(tǒng)，從無線通信網(wǎng)的對抗技術入手，對天基平臺與陸基平臺相結(jié)合的天地一體衛(wèi)星通信系統(tǒng)對抗技術進行了初步探討。

1 對無線通信網(wǎng)的攻擊技術

無線通信網(wǎng)通過電磁波進行傳輸，因此在電磁波覆蓋區(qū)域內(nèi)，所有的用戶均能夠接觸到網(wǎng)絡中傳輸?shù)膬?nèi)容，無線鏈路信道的這種開放特性，為實施攻擊提供了便利條件。

針對無線通信網(wǎng)的攻擊策略可以簡單地劃分為被動式攻擊與主動式攻擊兩大類：被動攻擊指攻擊者并不實施攻擊行為，攻擊的目的主要是收集信息，而不是對目標網(wǎng)絡造成破壞，被動攻擊的主要形式是無線竊聽，通過無線竊聽、截獲無線鏈路上傳輸?shù)膬?nèi)容進行分析與統(tǒng)計，獲得目標網(wǎng)絡的運行狀態(tài)、情報信息等；主動攻擊則又可以根據(jù)攻擊的方式方法細分為持續(xù)干擾、靈巧干擾、欺騙攻擊以及智能干擾等，下面分別進行詳述。

1.1 無線竊聽

由于無線通信的通信信息經(jīng)由無線信道進行傳輸，與有線通信相比較，無線鏈路的開放性使得其傳輸?shù)男畔?nèi)容更容易被截獲。攻擊者只需要使用相應設備，在其傳輸通路上，就可以對無線通信所傳輸?shù)男畔?nèi)容進行竊聽。例如可以通過對商用無線通信系統(tǒng)的竊聽，可獲得用戶身份信息、計費信息、密鑰信息以及位置信息等，從而達到獲取用戶隱私、侵犯用戶資源的目的；而對軍事、國家等重要通信系統(tǒng)的竊聽，更是可以獲得用戶的指令、行為、部署等信息，是竊取情報的重要手段。

1.2 持續(xù)干擾

持續(xù)干擾也可以理解為大功率壓制干擾，由于無線通信的通信載體是電磁波，因此可以利用大功率發(fā)射裝備對正常的通信鏈路實施不間斷的干擾，即持續(xù)干擾，達到降效或阻斷通信業(yè)務的目的。對目標通信網(wǎng)絡使用的工作頻率發(fā)射干擾信號，可使得接收端接收到的正常通信信號信噪比無法達到接收要求，從而接收端無法正確解譯傳輸?shù)耐ㄐ艃?nèi)容，達到干擾目的。

1.3 靈巧干擾

靈巧干擾的定義并不十分明晰，本文將針對目標系統(tǒng)特性，采取靈活多變的干擾樣式以達到一定干擾效果，同時可大量節(jié)約干擾功率的干擾方式稱作靈巧干擾，一般指無反饋(反應)的干擾方式。

持續(xù)干擾一般會忽略通信的過程性特征，即不考慮通信的時、頻、空、功率的變化性，在一定的頻域、時域、空域以及功率域等多維空間上進行通信信號的覆蓋，達到壓制的效果。但是實際通信過程中，通信特征不是一成不變的，通常會包括同步、建聯(lián)、持續(xù)、拆鏈等各個過程，數(shù)據(jù)封裝的格式也會包括同步引導、幀同步、訓練序列、校驗字段等各個字段。因此，針對各種通信過程、環(huán)節(jié)、字段等，不再持續(xù)實施干擾而是只對數(shù)字信號的一部分進行有針對性的干擾，稱之為靈巧干擾。

如靈巧干擾使用恰當，其效果將優(yōu)于持續(xù)干擾，即在相同干擾效果時所使用的干信比將優(yōu)于持續(xù)干擾。但是，靈巧干擾的干擾過程需要與目標通信系統(tǒng)相匹配，實現(xiàn)較為復雜。

靈巧干擾與持續(xù)干擾相比較，具有以下特點：

1)干擾隱蔽性較強，干擾功率較小。靈巧干擾弱化了功率的決定性作用，因此具有不易被察覺、保障己方安全的特點。

2)干擾設備的靈活機動性好。由于靈巧干擾降低了干擾功率，因此其成本被降低，而且設備體積也有所減小，可實現(xiàn)便攜、車載、機載、星載等多種形式，方便組網(wǎng)形成更高效的干擾網(wǎng)絡。

3)干擾信號樣式多，目標針對性較強。靈巧干擾針對不同的過程特征使用不同的干擾信號樣式，如可干擾導頻信號、干擾同步過程等，因此干擾信號樣式多種多樣，效果也靈活多變，但是由于目標通信系統(tǒng)的多樣性，靈巧干擾只能針對特定目標實施。

靈巧干擾的基本架構(gòu)設計如圖1所示。首先進行信號偵收，獲取信號參數(shù)特征，再根據(jù)信號特征進行干擾信號引導，設計不同的干擾樣式，生成干擾信號發(fā)送。此過程中，需根據(jù)先驗知識進行干擾信號的引導與生成，并從時間、空間、頻率、樣式、過程等多個維度引導發(fā)射干擾信號。

圖1 靈巧干擾基本架構(gòu)

1.4 欺騙攻擊

無線通信系統(tǒng)用戶與網(wǎng)絡之間的交互過程是利用無線鏈路完成的，仍然是由于無線鏈路的開放特性，如果一旦可以竊聽到用戶的身份并進行仿冒，那么攻擊者就可以利用竊聽到的合法身份進行仿冒攻擊，從而達到對目標網(wǎng)絡欺騙的目的，這樣一來，不僅僅對目標網(wǎng)絡造成了擾亂，而且實現(xiàn)了欺騙。通過欺騙攻擊，攻擊者可以無償獲得網(wǎng)絡的服務，也可以假冒網(wǎng)絡服務欺騙終端用戶，從而掌控更多的網(wǎng)絡資源。

由于欺騙攻擊針對不同的目標網(wǎng)絡其實施與實現(xiàn)過程均不同，涉及物理層、鏈路層、網(wǎng)絡層乃至應用層等多層次的知識，這里不作為重點描述。

1.5 智能干擾

電磁環(huán)境日益復雜，信號在頻域、時域、空域等多維嚴重擁堵，常規(guī)的無線竊聽能力被降低；而通信信號抗截獲與抗干擾性能不斷提升，靈巧干擾已經(jīng)無法適應，在人工智能、軟件無線電、認知電子戰(zhàn)等多種技術的綜合推動下，智能干擾技術應運而生。

非合作條件下，攻擊方無法充分掌握目標通信系統(tǒng)的全部模式，而面對未知的目標系統(tǒng)，靈巧干擾更是受到很大制約，智能干擾則利用干擾策略推理、干擾策略學習技術，在面臨未知狀態(tài)時具備快速自主學習能力，針對未知目標或已知目標的未知模式時給出快速有效的干擾方案，并選擇高效干擾模式，合成最佳干擾信號樣式以達到最優(yōu)的干擾效果。

智能干擾決策模塊示意圖如2所示。通信對抗過程中，當干擾目標被發(fā)現(xiàn)時，智能通信干擾決策模塊利用經(jīng)驗信息進行干擾策略推測，如果經(jīng)過基于經(jīng)驗的干擾策略推理可以獲得有效的干擾策略，則進行干擾措施的配置并可實施干擾；如果經(jīng)過基于經(jīng)驗的干擾策略推理無法獲得有效的干擾策略，則需要進行基于智能算法的干擾策略學習，由經(jīng)驗數(shù)據(jù)庫提供初始策略給在線學習算法。如果在線學習算法經(jīng)過學習后可以獲得有效的干擾策略，那么該策略將被存儲進數(shù)據(jù)庫，達到自主演進的目的。

圖2 智能通信干擾決策基本架構(gòu)

智能干擾技術與傳統(tǒng)電子干擾相比較，具有較為明顯的優(yōu)勢：

1)智能干擾技術作為反應式干擾具備快速威脅感知能力，并且可以對外部環(huán)境及目標具有記憶和學習能力；

2)智能干擾通過自主分析外部環(huán)境威脅，進而選擇有效的干擾策略；

3)智能干擾可以根據(jù)對外部環(huán)境的感知、分析，進行干擾效果評估，從而動態(tài)調(diào)整干擾策略；

4)智能干擾具備一定的學習能力，通過對外部環(huán)境探測了解目標，然后進行對比分析進行自我學習掌握目標，最后通過自我調(diào)整以適應目標，達到有效的干擾效果。

2 衛(wèi)星通信網(wǎng)特點及干擾方式2.1 衛(wèi)星通信網(wǎng)

衛(wèi)星通信具有一系列的優(yōu)點：通信覆蓋面積大，距離遠；容量大，可傳輸話音、數(shù)據(jù)、圖像；可靠度高，通信質(zhì)量好，具有廣播性，可以動中通。因此在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中占有非常重要的地位，世界各國軍事力量均非常重視衛(wèi)星通信的發(fā)展。

現(xiàn)代作戰(zhàn)的一個重要特征就是大范圍、全縱深、超視距的綜合打擊,這種作戰(zhàn)行動必須要有衛(wèi)星系統(tǒng)的支撐，原因是它不受地理、氣象和距離的限制，可以自由地在全球范圍內(nèi)實施各種信息保障。衛(wèi)星系統(tǒng)的這種極其重要的戰(zhàn)略地位，使得以干擾、破壞和摧毀衛(wèi)星系統(tǒng)為目的的空間電子戰(zhàn)成為謀求戰(zhàn)場信息優(yōu)勢的最為重要的作戰(zhàn)手段?？臻g電子戰(zhàn)的主要目標就是遍布于浩瀚空間的、構(gòu)成航天軍事信息保障系統(tǒng)的各種軍用衛(wèi)星。所以，空間電子戰(zhàn)的核心就是衛(wèi)星對抗，它是破壞敵方衛(wèi)星信息系統(tǒng)的正常工作的一種作戰(zhàn)手段，包括對敵方衛(wèi)星的偵察發(fā)現(xiàn)、跟蹤破壞等。

2.2 對衛(wèi)星通信網(wǎng)干擾

從衛(wèi)星對抗對象的構(gòu)成上來看，對空間系統(tǒng)的對抗應包括對空間平臺(即衛(wèi)星)的對抗(含對特定空間的軌道封鎖)、對星載傳感器的對抗、對衛(wèi)星傳輸鏈路和信息節(jié)點的對抗、對最終用戶裝備的對抗，同時也包括對己方空間和地面的重要武器系統(tǒng)、重要軍事經(jīng)濟設施的保護。衛(wèi)星通信數(shù)據(jù)鏈路對抗就是通過干擾敵通信衛(wèi)星、數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星的星間、星地信息交換鏈路極大地降低星地信息交換的成功率，使其失去航天信息保障的優(yōu)勢。同步軌道衛(wèi)星通信系統(tǒng)及可攻擊鏈路圖如圖3所示。

圖3 同步軌道衛(wèi)星通信系統(tǒng)及可攻擊鏈路

對于同步軌道衛(wèi)星通信系統(tǒng)而言，其組成包括中心站、小站以及作為透明轉(zhuǎn)發(fā)器的衛(wèi)星，總結(jié)其系統(tǒng)可能遭到攻擊的鏈路、節(jié)點以及攻擊信號注入點如表1所示。

表1 同步軌道衛(wèi)星通信系統(tǒng)可能遭到攻擊的鏈路、節(jié)點以及攻擊信號注入點

從表1中可以看出，雖然①和②都是對前向鏈路實施攻擊，但是由于攻擊信號進入目標系統(tǒng)的接入點不同，所以可攻擊的節(jié)點范圍是不同的，一般而言如經(jīng)由衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)，則攻擊影響的節(jié)點范圍更大，甚至可以對全網(wǎng)小站實現(xiàn)攻擊，而不經(jīng)由衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)時，攻擊僅能影響區(qū)域內(nèi)的小站，且對攻擊實施者的所處的位置有要求，即需要在攻擊信號直接覆蓋范圍內(nèi)，此時天基系統(tǒng)的位置優(yōu)勢就可發(fā)揮巨大作用。同理，③和④雖然都是針對回傳鏈路進行攻擊，但是對于③而言，攻擊信號必須可以進入中心站天線接收范圍內(nèi)，這也只能借助升空平臺或抵近方式實現(xiàn)，因此對于衛(wèi)星通信系統(tǒng)開展攻擊技術研究，如果可以借助星載平臺，星地一體聯(lián)合實施攻擊則方式方法更為靈活多樣。

3 星地一體衛(wèi)星通信對抗技術

在進行星地一體衛(wèi)星通信對抗體系設計時，可以借鑒美國在空間態(tài)勢感知系統(tǒng)中的發(fā)展思路“星地一體”。美“低軌天基空間監(jiān)視系統(tǒng)”衛(wèi)星配備了星上任務數(shù)據(jù)任務處理器，可實現(xiàn)星上圖像數(shù)據(jù)的初步處理，減少下行鏈路數(shù)據(jù)的傳輸量。衛(wèi)星采用可編程(在線編程)的星上軟件，支持衛(wèi)星在軌性能升級，從而降低了衛(wèi)星運行風險。 美“地球同步軌道空間態(tài)勢感知計劃”衛(wèi)星部署于近地球同步軌道，通過與地球同步軌道目標的相對漂移實現(xiàn)對同步軌道的全監(jiān)視，采用光電探測載荷提供準確的目標軌道和特征數(shù)據(jù)，觀測結(jié)果將匯入空間監(jiān)視網(wǎng)?！霸u估局部空間自首衛(wèi)納衛(wèi)星”可實現(xiàn)非合作目標自主抵近偵察，進行“逼近、繞飛、懸?！钡炔僮鲗崿F(xiàn)態(tài)勢感知，掌握目標特性和活動意圖。

發(fā)展星地一體系統(tǒng)，不僅需要在地面進行組網(wǎng)，還需要進行空間組網(wǎng)，最終形成跨越天、地平臺的網(wǎng)絡協(xié)議，實現(xiàn)星地一體的感知、對抗系統(tǒng)。

星載系統(tǒng)的衛(wèi)星根據(jù)軌道不同可分為地球靜止軌道/地球同步軌道衛(wèi)星，通常3顆等距分布的衛(wèi)星就可以覆蓋全球；低軌衛(wèi)星通常需要由多顆衛(wèi)星構(gòu)成，各星間利用無線鏈路進行互通才能達到覆蓋全球的目的。星載系統(tǒng)作為偵察接收和干擾實施使用，將對目標衛(wèi)星通信系統(tǒng)的態(tài)勢信息快速傳遞到地面控制中心，地面控制中心的攻擊意圖實時反饋給星載系統(tǒng)，這樣既可以充分利用星載平臺的地理位置優(yōu)勢，提高應用效能，也可以充分利用地面系統(tǒng)資源。例如在實施智能干擾時，是否可以將干擾策略學習與經(jīng)驗數(shù)據(jù)庫放在地面上，當星載系統(tǒng)可以獲得有效的干擾策略時，可自主實施干擾，一旦無有效策略，則將數(shù)據(jù)傳輸至地面系統(tǒng)，由地面系統(tǒng)的學習模塊進行學習后獲得干擾策略。

此外，在考慮星載系統(tǒng)設計時，可應用基于軟件無線電技術的軟件可重構(gòu)衛(wèi)星技術，相較于傳統(tǒng)的衛(wèi)星載荷設計，可實現(xiàn)在軌加載及升級，從而可以在一定功能框架下實現(xiàn)對不同目標衛(wèi)星系統(tǒng)的干擾，應用更為廣泛。

對于星載系統(tǒng)的軌道設計，可采用“伴星”或組網(wǎng)方式，可充分獲取目標衛(wèi)星通信系統(tǒng)星地鏈路傳輸?shù)男畔?nèi)容，利用其位置優(yōu)勢也可對星間鏈路進行偵察，獲得更為全面的目標衛(wèi)星通信系統(tǒng)的態(tài)勢信息。

4 結(jié)束語

星載系統(tǒng)在位置上占有絕對優(yōu)勢，但是其處理能力、與其他節(jié)點的信息傳輸容量又是其弱勢所在，如何將包括微波組陣、星上計算、星間鏈路等新技術充分利用，并結(jié)合地面的硬件資源的優(yōu)勢設計星地一體網(wǎng)絡，實現(xiàn)星、地間的協(xié)同，是發(fā)展星地一體對衛(wèi)星通信系統(tǒng)攻擊技術的關鍵所在。