體系作戰(zhàn)條件下的海戰(zhàn)場賽博作戰(zhàn)效能評估技術(shù)＊

陸光宇

（北京西三環(huán)中路19號 北京 100841）

1 引言

賽博（Cyberspace）是哲學(xué)和計算機領(lǐng)域中的一個抽象概念［1～3］，指在計算機一級計算機網(wǎng)絡(luò)里的虛擬現(xiàn)實。根據(jù)美軍參聯(lián)會2006年出臺的《賽博空間國家軍事戰(zhàn)略》［4～5］，賽博空間定義為“通過網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)及相關(guān)的物理基礎(chǔ)設(shè)施，利用電子和電磁頻譜存儲、修改并交換數(shù)據(jù)的領(lǐng)域”。賽博作戰(zhàn)是賽博能力的運用，其主要目的是在賽博空間內(nèi)或通過賽博空間實現(xiàn)軍事目標或軍事效果。這類行動包括支持全球信息柵格運行和防御的計算機網(wǎng)絡(luò)行動和行為。在賽博空間中的戰(zhàn)斗并非創(chuàng)造虛擬效果或在某種虛擬現(xiàn)實中攻擊敵人，而是包括了物理作戰(zhàn)，將產(chǎn)生非常真實的作戰(zhàn)效果。賽博空間內(nèi)的戰(zhàn)斗，可以是持久或短暫的、動能或非動能、致命或非致命的。既可以使敵方人員死亡或受傷，也可以通過非致命方式直接阻止敵方的軍事行動。同時賽博空間的作戰(zhàn)行動直接影響了敵方指揮系統(tǒng)對部隊的指揮控制甚至火力攻擊的能力。2006年底，美國空軍宣稱將成立暫編的美國空軍賽博司令部（該司令部最終降級為第24航空隊）［6～7］；2009年6月23日，美國國防部長宣布成立 美 國 賽 博 司 令 部 （USCYBERCOM）［8～9］；2010 年 11月，美國賽博司令部具備了完全運作能力（FOC）［10］。但從2010年底以來，世界各國紛紛將注意力轉(zhuǎn)移到了賽博作戰(zhàn)的體系建設(shè)和效能分析技術(shù)上［11］。從賽博作戰(zhàn)裝備角度來講，盡管世界各國關(guān)于賽博作戰(zhàn)技術(shù)的分類比較混亂，但各國差距不是特別明顯。從體系建設(shè)和效能評估角度來講，不管是美國還是世界其他國家都相對缺乏，相關(guān)研究甚少，且都流于寬泛、不夠系統(tǒng)、不夠具體。因此，很有必要從體系建設(shè)角度對賽博作戰(zhàn)的效能進行分析研究。

2 賽博作戰(zhàn)的特點

由于賽博空間與電磁頻譜和網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)密切相關(guān)，這決定了賽博作戰(zhàn)具有一些與陸、海、空、天領(lǐng)域中作戰(zhàn)所不同的特點，主要包括以下幾個方面：

1）技術(shù)創(chuàng)新性：賽博空間是唯一能夠動態(tài)配置基礎(chǔ)設(shè)施和設(shè)備操作要求的領(lǐng)域，將隨著技術(shù)的創(chuàng)新而發(fā)展，從而產(chǎn)生新的能力和操作概念，便于作戰(zhàn)效果在整個賽博作戰(zhàn)中的應(yīng)用。

2）不穩(wěn)定性：賽博空間是不斷變化的，某些目標僅在短暫時間內(nèi)存在，這對進攻和防御作戰(zhàn)是一項挑戰(zhàn)。敵方可在毫無預(yù)兆的情況下，將先前易受攻擊的目標進行替換或采取新的防御措施，這將降低己方的賽博作戰(zhàn)效果。同時，對己方賽博空間基礎(chǔ)設(shè)施的調(diào)整或改變也可能會暴露或帶來新的薄弱環(huán)節(jié)。

3）無界性：由于電磁頻譜缺乏地理界限和自然界限，這使得賽博作戰(zhàn)幾乎能夠在任何地方發(fā)生，可以超越通常規(guī)定的組織和地理界限，可以跨越陸、海、空、天全領(lǐng)域作戰(zhàn)。

4）高速性：信息在賽博空間內(nèi)的移動速度接近光速。作戰(zhàn)速度是戰(zhàn)斗力的一種來源，充分利用這種近光速的高質(zhì)量信息移動速度，就會產(chǎn)生倍增的作戰(zhàn)效力和速率。賽博空間能夠提供快速決策、指導(dǎo)作戰(zhàn)和實現(xiàn)預(yù)期作戰(zhàn)效果的能力。此外，提高制定決策和決策的速度將有可能產(chǎn)生更大的賽博作戰(zhàn)能力。

3 海戰(zhàn)場賽博作戰(zhàn)效能評估流程

由于賽博作戰(zhàn)不同與傳統(tǒng)作戰(zhàn)，而且海戰(zhàn)場賽博空間組成的復(fù)雜，海戰(zhàn)場賽博作戰(zhàn)的有效性難以估計，通過構(gòu)建海戰(zhàn)場賽博作戰(zhàn)效能評估體系，以精確可靠地分析海戰(zhàn)場賽博作戰(zhàn)的效能，檢驗海戰(zhàn)場賽博作戰(zhàn)效果，保證作戰(zhàn)任務(wù)的完成。海戰(zhàn)場賽博作戰(zhàn)效能評估流程如圖1所示。

圖1 海戰(zhàn)場賽博作戰(zhàn)效能評估過程

首先針對海戰(zhàn)場賽博作戰(zhàn)應(yīng)用需求，對海戰(zhàn)場賽博作戰(zhàn)的各性能指標屬性進行逐層分解，建立各類因素集合，并剔除相互之間高度相關(guān)的因素，建立能綜合反映海戰(zhàn)場賽博作戰(zhàn)能力的網(wǎng)絡(luò)防御能力、頻譜管理與控制能力、賽博空間攻擊威懾能力、賽博空間攻擊緩解與抗毀能力、數(shù)據(jù)與電子系統(tǒng)防護能力、電磁和基礎(chǔ)設(shè)施防護能力等能力的海戰(zhàn)場賽博指標體系。而后針對各項指標設(shè)計單項性能指標評估算法和模型，最后通過將各項性能指標的統(tǒng)一量化處理，再采用綜合評估方法計算指標的影響／依賴權(quán)，并計算指標的總的權(quán)重，分析海戰(zhàn)場賽博作戰(zhàn)的綜合效能。

4 海戰(zhàn)場賽博作戰(zhàn)效能指標體系構(gòu)建技術(shù)

海戰(zhàn)場賽博作戰(zhàn)空間包括三個層次的指標要素，即物理層、邏輯層和社會層；共有五個組成部分，即地理組件、物理網(wǎng)絡(luò)組件、邏輯網(wǎng)絡(luò)組件、賽博角色組件和人員組件。物理層包括地理組件和物理網(wǎng)絡(luò)組件。地理組件指的是網(wǎng)絡(luò)元素的地理位置。物理網(wǎng)絡(luò)組件包括支持網(wǎng)絡(luò)的各種連接器和相關(guān)的處理設(shè)備，包括所有硬件和基礎(chǔ)設(shè)施。邏輯層包括邏輯網(wǎng)絡(luò)組件，其本質(zhì)是技術(shù)性的，主要指網(wǎng)絡(luò)節(jié)點間的邏輯連接，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點可以是連接到網(wǎng)絡(luò)的任何裝置。社會層由人及認知要素組成，包括賽博角色組件和人員組件。賽博角色組件包括網(wǎng)絡(luò)上人員的身份和角色。人員組件則由網(wǎng)絡(luò)上的實際人員組成。一個人可能擔負多個賽博角色。從海戰(zhàn)場軍事需求出發(fā)，根據(jù)未來賽博作戰(zhàn)的能力需求、要素與要素提供服務(wù)之間的關(guān)系。海戰(zhàn)場賽博作戰(zhàn)指標體系構(gòu)建的基本過程是：通過賽博作戰(zhàn)空間的物理層、邏輯層和社會層要素進行分析，建立相應(yīng)層次下的網(wǎng)絡(luò)防御性能指標、網(wǎng)絡(luò)攻擊性能指標、電磁管控性能指標和電磁調(diào)配性能指標的屬性進行逐層分解，初步建立各類因素集合。再在上述因素集合中，剔除相互之間高度相關(guān)的因素，使剩余的因素保持相對獨立，從而形成面向典型賽博作戰(zhàn)應(yīng)用的評估指標體系。最后通過評估實踐，不斷修正、調(diào)整，從而不斷完善指標體系，如圖2所示。

圖2 海戰(zhàn)場賽博作戰(zhàn)指標體系

上述指標體系中邏輯層和社會層指標均屬于賽博行動的范疇，而對物理層的指標體系是邏輯層和社會層的基礎(chǔ)。其中物理層的指標體系分析，可以找出賽博空間中無線接口及物理鏈路中存在的漏洞，把握網(wǎng)絡(luò)聯(lián)通的能力，保障信息傳輸?shù)耐〞?。對邏輯層的指標體系分析，可以分析出賽博空間在網(wǎng)絡(luò)防御體系和電磁防御體系方面可能存在的漏洞，評估的賽博作戰(zhàn)的能力。對社會層的指標體系分析，可以分析賽博作戰(zhàn)的安全防衛(wèi)、用戶認證和權(quán)限分配能力，為用戶順利進入賽博空間提供保障。

5 基于指標關(guān)系的賽博作戰(zhàn)效能評估分析

海戰(zhàn)場賽博作戰(zhàn)效能指標體系中其指標之間的水平方向上的關(guān)系比較緊密，而常見的評估方法都沒有對此進行考慮，通過基于指標關(guān)系的賽博作戰(zhàn)效能評估分析方法有助于橫向指標的分析，其評估流程如圖所示。首先通過人機交互的方式確定評估單項指標輸入單項指標評估模型，導(dǎo)入基于指標間關(guān)系的評估算法（基于最大樹的評估指標糊聚類分析方法），以準確反映指標間的比較和影響／依賴關(guān)系，使其能夠正確計算，最終對指標體系、評估算法和評估數(shù)據(jù)進行綜合處理，并將結(jié)果有效地顯示其流程如圖3所示。

對已構(gòu)建的海戰(zhàn)場賽博指標模型，還將采用基于模糊聚類的方法來對指標進行標準量化。據(jù)標準化數(shù)據(jù)用指數(shù)相似系數(shù)法計算樣本間的相似關(guān)系，最后根據(jù)各樣本與基準樣本相聚類或分離進行量化分析，判斷賽博綜合作戰(zhàn)能力的強弱次序。

圖3 基于指標關(guān)系的賽博作戰(zhàn)效能評估流程

評估指標模糊聚類分析過程：

設(shè)有n個能力指標樣本，考慮m項因素指標，xij表示第i個樣本的第j項因素指標值，進行標準化。

6 結(jié)語

本文通過分析賽博作戰(zhàn)的特點，根據(jù)未來體系作戰(zhàn)的需求，建立海戰(zhàn)場賽博作戰(zhàn)效能評估體系，并從物理層、邏輯層和社會層確定效能評估指標集，通過對構(gòu)建的指標模型進行模糊聚類，以建立指標間的關(guān)系，最后根據(jù)各樣本與基準樣本相聚類或分離進行量化分析，判斷賽博綜合作戰(zhàn)能力的強弱次序，評估整個賽博戰(zhàn)場的作戰(zhàn)能力。

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