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【摘要】在科學技術高速發展的背景下,通信的重要性愈加凸顯,衛星通信有著不可取代的地位與作用,在現代戰爭中,衛星通信起到決定性作用。本文對無線通信網的攻擊技術進行分析,并重點論述星地一體衛星通信對抗技術,以期能夠促進國家衛星通信系統的發展。
【關鍵詞】科學技術;衛星通信;攻擊技術
對抗技術隨著高新科技的發展,世界戰爭模式也將發生改變,信息站是現在與未來一段時間內戰爭的主要模式,可以說現代戰爭是多空間、多時空的信息較量,勝敗的關鍵是對戰雙方在信息上的控制權。本文對衛星通信系統的星地一體對抗技術研究對保障國家安全對抵御信息侵略有著重要意義。
一、星地一體衛星系統
星地一體系統的建設,一方面要完成地面組網工作,另一方面要完成空間組網工作,在此基礎上,才能實現同時跨越天和地兩個平臺的網絡協議,最終,才能組建成星地一體對抗系統。作為偵查和干擾的主要實施途徑,星載系統將目標衛星的態勢信息全部傳送回地面的監控管理中心,同時,地面中間將下一步的攻擊目的傳達給星載系統,不僅能夠發揮星載平臺自身的位置特點,進而大大提升應用效能,而且也能夠實現地面系統資源的有效利用。針對軌道設計部分,有兩種方式,一是伴星方式,二是組網方式,無論是何種方式,均能夠獲取目標衛星傳輸的數據與信息,并且能夠利用自身的位置優勢完成鏈路的偵查工作,從而得到更加完整的態勢信息。
二、對無線通信網的攻擊技術
無線通信網通過電磁波來進行傳輸,所以當電磁波覆蓋了一個區域,那么所有的用于就能夠獲取網絡傳輸中的內容,無線鏈路通道這種開放的特性,為攻擊者提供了便利無線通信網的攻擊類型簡單的來劃分可以分為主動式的攻擊和被動式的攻擊,被動的攻擊主要指攻擊者并沒有攻擊行為,攻擊的主要目的就是為了能夠獲取信息,并沒有對網絡造成破壞,而被動式的攻擊采取的主要形式就是利用無線電進行竊聽,利用無限電來對無線鏈路上面所傳輸的內容來進行統計和分析,在通過目標網絡來分析運行的狀態,獲取情報信息等等;主動的攻擊,我們根據攻擊方式又可以將攻擊細分為持續性攻擊、靈巧性攻擊、欺騙攻擊以及智能化攻擊等等。
2.1無線竊聽
因為無線通信的信息傳遞主要途徑與方式是無線信道,和有線通信相比,其鏈路開放程度更高,因此傳輸途中的內容更易被截取。無線攻擊者通過信息設備,就能夠半道“截胡”,即竊聽傳輸信息。例如,攻擊者竊聽商用性質的無線通信,則能夠得到用戶的真是信息,包括但不限于身份信息,以及用戶的消費信息,還有用戶登錄的秘鑰信息等等,對于國家層級的無線通信進行竊聽,則能夠得到用戶指定,并且可以掌握詳細的部署信息。
2.2持續干擾
所謂持續干擾,從本質上而言就是大功率壓制干擾,因為無線通信其載體以電磁波為主,所以借助大功率設備可以實現對鏈路的持續的、不間斷的干擾,實現干擾者的目標,即降低傳輸效率抑或是直接阻斷通信。發射干擾信號的過程中,目標端接收的信號無法達到最低標準,導致接收端破譯失敗,完成干擾。
2.3靈巧干擾
對于靈巧干預而言,其定義較為模糊,我認為從目標系統特性出發,探究更加靈活多變的干擾方式,與此同時,有效的靈巧干擾能夠在最大程度上節約功率,這就是靈巧干擾,其靈巧二字還有無反應的含義,就是不對干擾目標造成實質影響,即對通信過程、通信環節,還有通信字段,不進行持續干擾,而僅僅是對其中的一部分進行干擾。如果使用得當,那么靈巧干擾的效果會強于持續干擾,更為重要的是,靈巧干擾具有較好的隱蔽性,并且需要的功率較小,因為靈巧干擾能夠在一定程度上弱化功率在其中的作用,因此,靈巧干擾不易被察覺,優勢明顯。但是,進行靈巧干擾時需滿足與目標匹配的要求,切實存在一定難度。除此以外,靈巧干擾所應用的設備具有良好的靈活機動性,在降低功率的同時,也能夠減少成本,且設備體積也能夠切實縮減,進而具有便攜的特點,可以實現車載機載,甚至是星載,組網方便促使干擾更加高效。
2.4欺騙攻擊
眾所周知,無線通信系統的用戶,在與網絡進行交互時,需要通過無線鏈路來實現,因為無線鏈路具有較強的開放性,因此,若是通過竊聽得到用戶身份信息,并仿冒身份,則攻擊者便能夠依靠仿冒的身份對系統展開攻擊,此種方式對目標網絡有著極大的欺騙性,達到干擾與欺騙兩個目標。在欺騙攻擊的外衣下,攻擊者能夠竊取網絡服務,同時,也能夠反向欺騙系統用戶,得到更多信息與資源。2.5智能干擾電磁是不斷變化的,其環境也處于日益復雜的狀態,信號擁堵成為不可逆轉的趨勢,無線竊聽也受到影響導致效果下降。與此同時,通信信號的防御能力在不斷提升,此種背景下,靈巧干擾也將受到影響,因此,在人工智能與認知電子等多項技術的助力下,產生一種的干擾技術即智能干擾技術。
2.6衛星通信網干擾
在從衛星對象的構成上來看,空間系統的對抗平臺主要寶庫對星載傳感器的對抗,對衛星傳輸線路的對抗以及對最終設備的對抗,在對抗的同時也要保護自己的空間和地面的吳琦系統,對重點軍事區域進行保護,衛星通信對抗就是對敵方的衛星進行攻擊,從而獲取敵方的信息。在非合作狀態下,攻擊者對目標之間的了解與掌握程度是有限的,因此,面對未知的目標,靈巧干擾不可避免的會受到制約,而新興的智能干擾技術則能夠通過策略推理、學習技術等先進技術手段,當其面對未知目標時,會在短時間內快速學習,針對目標系統進行分析,進而給出合理、有效的干擾方案,達到最佳干擾效果。
三、星地一體衛星通信對抗技術
3.1擴頻技術
擴頻技術是利用一個高頻信號將基帶信號調至到更寬的頻帶,導致基帶信號的能量擴展到更寬的頻帶里后,信號強度變弱,對信號編碼使得有用信號如同噪聲一樣,將有用信號淹沒在噪聲中。如果在通信中使用,即便敵方偵收到到信號,也是噪聲信號,敵方很難提取信號中的有用信息。擴頻技術解決了電磁干擾的問題,因為采用擴頻技術需要在天線發射之前做擴頻處理,引入擴頻碼;同時,在接收端需要做解擴處理,除去擴頻碼。由于干擾信號未做擴頻處理,所以在接收端干擾信號將會被抑制掉。
3.2猝發通信
若通信信號在空間中傳播的時間越長,則被敵方偵收的可能性會越大。猝發通信是在發射端采用串并轉換裝置,將單路的串行信號變換為多路并行碼,在進行必要的技術處理后實現多路并發,在接受端經解調處理后再進行并串處理,將信號還原,從而實現壓縮收發報通信。這種方式既可以壓縮發報時間降低被發現的可能性,還可以將信號再次加密使敵人截收和破譯的難度加大。
3.3自適應天線
自適應天線陣能夠自動將天線最大輻射方向對準對所需電臺而將天線方向圖的波瓣零位對準干擾電臺的一種自動抗干擾天線。自適應天線陣與常規天線陣一樣,都是單個天線單元在空間的中的排列,都需要通過控制各陣元的幅度或相位激勵來控制天線陣的性能。傳統的天線常常需要低旁瓣以使得從主瓣之外的進入的輻射最小,而自適應天線需要在干擾方向產生零點,而在某些沒有干擾信號的方向可能有很高的旁瓣。
3.4星地一體技術
進行星地一體衛星通信以及對抗體系的設計時,可以對美國的空間態勢感知系統的中的發展思路進行借鑒。美國在低軌空間見了了空間監視系統,在衛星上安裝了任務處理器,對衛星上的圖形和數據都能夠做到及時的處理,盡可能的降低數據的傳輸量。衛星所采用的星上軟件是可以在線編程的,對衛星的在軌性能有安全保障,可以有效降低衛星在運行時發生危險,美國也曾經地球同步軌道空間事態感知計劃,將衛星和地球的軌道部署緊密,通過帝企鵝同步的軌道目標來對地球的軌道進行全面的監視,采取廣電探測技術來為地球的軌道進行數據的檢測,并且將檢測的結果最終匯總到空間監視網絡當中,這樣來實現非合作目標自主抵近偵察,將動態進行感知。
3.5空間組網技術
開展星地一體技術,不單單要在地面上進行組網,還需要進行空間組網,最終將形成跨越天和地網絡協議,從而星辰星地一體的對抗和感知系統。星載系統的衛星根據軌道又可以分為地球靜止軌道或者是地球同軌道衛星,通常情況下三顆等距離的衛星就能夠將全球覆蓋;低軌道的衛星往往需要多顆衛星才能夠構成,各個衛星之間需要通過無線電的胡同從而實現對全球的覆蓋。星載系統在告饒和偵察接收時使用,將所選中的衛星的通信系統和信息快速的傳輸到地面的控制中心,地面控制中心在將攻擊的意圖上傳到星載系統,這樣就最大限度的使用了星載平臺的地理位置優勢,提升了星載平臺的使用效能,對地面系統的資源進行了充分的利用。例如在進行智能干擾的過程當中,可以進行干擾策略的學習和經驗數據庫安置在地面上,當星載系統得到了有效的干擾時,可以進行自由的干擾,當策略無效時,就可以將具體的數據傳入到地面系統當中,這樣經過地面系統后就可以獲得抗干擾的策略。
3.6使用無線電技術
在對星載系統進行設計時,可以選擇無線電技術的軟件來對衛星技術進行重構,和傳統的衛星載荷設計相比較來說,利用無線電技術可以實現在軌加載和升級,在一定程度上可以對目標衛星系統繼續干擾,使用也會變得更加廣泛,對于星載系統的軌道設計,往往可以采用組網的方式,對目標通信系統以及星地鏈路傳輸信息內容進行獲取,利用地理位置優勢來對星間鏈路進行觀察,這樣就可以獲得更加完善的衛星通信系統的實時動態。
結語:
綜上所述,衛星通信系統是復雜且龐大的系統,其中星地一體對抗技術是系統中的關鍵技術,對于國家信息安全而言至關重要。相關科研人員應該學習借鑒他國先進經驗技術,設計更加牢固的衛星通信網絡,設計出高質量的星地一體網絡。
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作者:李娜娜 應文璽 王鶴饒