無(wú)人機(jī)組網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與網(wǎng)絡(luò)對(duì)抗應(yīng)對(duì)之策

魏世澤

摘要：隨著科技的發(fā)展，人們對(duì)未知領(lǐng)域的探索也拉開(kāi)帷幕，面對(duì)著高風(fēng)險(xiǎn)、高強(qiáng)度的任務(wù)，人們開(kāi)始用無(wú)人機(jī)代替載人飛機(jī)執(zhí)行任務(wù)，這也是大勢(shì)所趨，形勢(shì)所迫。無(wú)人機(jī)實(shí)際上是一種由無(wú)線電遙控控制的設(shè)備，其中一些是由預(yù)先編程的程序控制的，又被人稱為遙控駕駛航空器。

關(guān)鍵詞：無(wú)人機(jī)；網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；應(yīng)對(duì)策略

軍用無(wú)人機(jī)集預(yù)警探測(cè)、情報(bào)偵察、精確火力、編隊(duì)協(xié)調(diào)等高新技術(shù)于一體，作為武器裝備系統(tǒng)的新前沿，在近期戰(zhàn)爭(zhēng)中發(fā)揮出越來(lái)越重要的作用，并顯示出良好的應(yīng)用前景，為世界各國(guó)所重視。目前，無(wú)人機(jī)在民用和軍事領(lǐng)域發(fā)展都十分迅速，在一些科技發(fā)達(dá)的國(guó)家已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。而網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)對(duì)抗作為信息化戰(zhàn)爭(zhēng)中的重要力量，將在反無(wú)人機(jī)行動(dòng)中發(fā)揮利刃般重要作用，同時(shí)對(duì)反恐維穩(wěn)等非戰(zhàn)爭(zhēng)軍事行動(dòng)中應(yīng)對(duì)恐怖組織等利用無(wú)人機(jī)進(jìn)行突襲提供了有效的應(yīng)對(duì)措施。

一、無(wú)人機(jī)組網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

單架無(wú)人機(jī)的效能是是微乎其微的，無(wú)人機(jī)群只有通過(guò)網(wǎng)絡(luò)化，與整個(gè)戰(zhàn)場(chǎng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)緊密相連，才能產(chǎn)生強(qiáng)大的戰(zhàn)斗力，也即“1+1>2”效果。

（一）網(wǎng)絡(luò)化無(wú)人機(jī)系統(tǒng)組成

主控制站、發(fā)射回收控制站、通信系統(tǒng)和若干無(wú)人機(jī)等部分共同組成了中遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)化無(wú)人機(jī)系統(tǒng)，主控制系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)控制無(wú)人機(jī)到達(dá)預(yù)定作戰(zhàn)區(qū)域，完成相應(yīng)的偵察或作戰(zhàn)任務(wù)。發(fā)射回收系統(tǒng)負(fù)責(zé)引導(dǎo)無(wú)人機(jī)的起降。無(wú)人機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)裝備多架無(wú)人機(jī)，通過(guò)移動(dòng)自組網(wǎng)（Ad-Hoc，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)）進(jìn)行互聯(lián)，可由主控站同時(shí)控制。通信系統(tǒng)負(fù)責(zé)將地面遙控信號(hào)傳輸給無(wú)人機(jī)，將無(wú)人機(jī)飛行參數(shù)傳感器獲取的遙測(cè)信息和機(jī)載任務(wù)傳感器獲取的任務(wù)信息傳輸?shù)街骺卣尽o(wú)人機(jī)無(wú)需地面固定基站的信號(hào)處理和轉(zhuǎn)發(fā)，即可實(shí)現(xiàn)信息共享。

（二）組網(wǎng)無(wú)人機(jī)群的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

無(wú)人機(jī)組網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與移動(dòng)Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)有著必然的聯(lián)系：它采用分層分布式控制結(jié)構(gòu)，即“分級(jí)結(jié)構(gòu)”。其優(yōu)點(diǎn)在于路由選擇是由網(wǎng)絡(luò)中的少量的節(jié)點(diǎn)（簇頭）來(lái)完成，既減少了節(jié)點(diǎn)間的網(wǎng)絡(luò)信息交換，又克服了路由控制過(guò)于集中的缺點(diǎn)，非常適合對(duì)網(wǎng)絡(luò)抗毀性能要求很高的無(wú)人機(jī)組網(wǎng)。組網(wǎng)無(wú)人機(jī)群的網(wǎng)絡(luò)是3層分級(jí)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，包括主干層、戰(zhàn)術(shù)層和任務(wù)層。在最高層，即主干層，衛(wèi)星通信系統(tǒng)主要由戰(zhàn)術(shù)衛(wèi)星、戰(zhàn)略衛(wèi)星和民用衛(wèi)星組成，以滿足從戰(zhàn)略層面到戰(zhàn)術(shù)層面的全方位信息傳輸和中繼需求；在戰(zhàn)術(shù)層，即大氣層以下是各種以無(wú)人機(jī)為核心的空中信息轉(zhuǎn)發(fā)平臺(tái)，無(wú)人機(jī)群位于一定范圍內(nèi)，可以形成空中多跳自組織結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)；在最低任務(wù)層，各類(lèi)戰(zhàn)術(shù)無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)應(yīng)與地面千瓦網(wǎng)無(wú)縫連接，充分利用地面千瓦網(wǎng)的傳輸能力，支持各類(lèi)地面作戰(zhàn)單位的通信。

（三）無(wú)人機(jī)中的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)

無(wú)人機(jī)通過(guò)自身的傳感器，以及結(jié)合各種離機(jī)的傳感器來(lái)獲取信息，有利于處理大量的數(shù)據(jù)流。無(wú)人機(jī)系統(tǒng)可以確保無(wú)人機(jī)收集的信息可以通過(guò)安全可靠的跨戰(zhàn)區(qū)通信能力傳輸給后指揮官甚至是遠(yuǎn)程用戶。隨著指揮員對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)形勢(shì)的要求越來(lái)越高，越來(lái)越多的傳感器被無(wú)人機(jī)用于感知戰(zhàn)場(chǎng)上的情況，傳感器網(wǎng)絡(luò)變得越來(lái)越密集。這樣可以保證無(wú)人機(jī)飛行控制系統(tǒng)的自主能力，并能傳輸由眾多機(jī)載傳感器采集的數(shù)據(jù)。

二、網(wǎng)絡(luò)對(duì)抗的應(yīng)對(duì)策略

（一）對(duì)無(wú)人機(jī)組網(wǎng)的攻擊

無(wú)人機(jī)組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)并非天衣無(wú)縫、無(wú)懈可擊的，也不可避免地存在技術(shù)“弱點(diǎn)”。

這是因?yàn)樵趯?shí)戰(zhàn)過(guò)程中，網(wǎng)絡(luò)通信和指揮傳輸必須采用無(wú)線方式，才能適應(yīng)“動(dòng)中通”的作戰(zhàn)需要。

采用無(wú)線傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)信號(hào)不可避免的暴露在開(kāi)放的電磁空間中，這就為對(duì)方實(shí)施網(wǎng)絡(luò)電磁一體攻擊打開(kāi)了“易受攻擊窗口”。

此外，敵無(wú)人機(jī)主要依靠機(jī)載電子偵察設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)偵察。無(wú)人機(jī)電子設(shè)備實(shí)時(shí)識(shí)別真假目標(biāo)的能力有限。鑒于這些特點(diǎn)，我們可以在戰(zhàn)時(shí)采用“偽裝欺騙”戰(zhàn)術(shù)。首先，利用敵方雷達(dá)、微波中繼站和網(wǎng)絡(luò)處理節(jié)點(diǎn)接入敵方網(wǎng)絡(luò)。然后，根據(jù)各種目標(biāo)的暴露特性，分析了無(wú)人機(jī)攜帶的各種偵察裝備的特點(diǎn)及其發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的能力。我們應(yīng)該充分利用新的偽裝技術(shù)，偽裝設(shè)備，偽裝，掩護(hù)我們重要的軍事設(shè)施，導(dǎo)彈發(fā)射陣地等，以達(dá)到隱藏和欺騙的目的。其次，如果已經(jīng)預(yù)先判明了敵反輻射無(wú)人機(jī)，則可以在敵機(jī)的飛行軌跡上設(shè)置諸如假雷達(dá)和假電磁輻射源的目標(biāo)，以欺騙他們攻擊假目標(biāo)并消耗敵人的反輻射無(wú)人機(jī)。

（二）在傳感器網(wǎng)絡(luò)路由選擇上的攻擊

很多傳感器網(wǎng)絡(luò)路由選擇協(xié)議十分簡(jiǎn)單，因此對(duì)來(lái)自ad-hoc網(wǎng)絡(luò)的路由選擇的攻擊有時(shí)敏感。以下討論幾種對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)的大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)層的攻擊方式：

1、欺騙、更改或者回放路由選擇信息

對(duì)路由協(xié)議最直接的攻擊是針對(duì)節(jié)點(diǎn)間交換的路由信息。通過(guò)欺騙，篡改或回放路由選擇信息，攻擊者可以創(chuàng)建循環(huán)路由，引誘或抵抗網(wǎng)絡(luò)流量，延長(zhǎng)或縮短源代碼路由，產(chǎn)生虛假的錯(cuò)誤報(bào)文，劃分網(wǎng)絡(luò)、增加端到端的潛伏等。

2、選擇性向前轉(zhuǎn)發(fā)

Multihop網(wǎng)絡(luò)經(jīng)常基于這樣的假設(shè)：參與節(jié)點(diǎn)將忠實(shí)地轉(zhuǎn)發(fā)得到的報(bào)文。在此類(lèi)攻擊中，惡意節(jié)點(diǎn)拒絕轉(zhuǎn)發(fā)可靠的消息，并可能完全丟棄這些消息，以確保它們不會(huì)進(jìn)一步傳播。這種攻擊的簡(jiǎn)單形式是：惡意節(jié)點(diǎn)像黑洞一樣拒絕傳送它遇見(jiàn)的每個(gè)分組。但是，這樣的攻擊者可能會(huì)讓相鄰的節(jié)點(diǎn)斷定他失敗了，并決定尋找另一條路由。更巧妙的攻擊形式是當(dāng)入侵者選擇性地發(fā)送分組時(shí)的攻擊。入侵者熱衷于隱藏或修改從很少節(jié)點(diǎn)處傳來(lái)的分組的源地址，并能可靠地轉(zhuǎn)發(fā)剩余的通信量，進(jìn)而限制對(duì)他的不正當(dāng)行為的懷疑。當(dāng)人侵者已經(jīng)明確地阻塞路途中的數(shù)據(jù)流，選擇性向前轉(zhuǎn)發(fā)的攻擊通常非常有效。但是下面的技巧是很難對(duì)付的：一個(gè)攻擊者偷聽(tīng)經(jīng)過(guò)相鄰節(jié)點(diǎn)的一個(gè)數(shù)據(jù)流，因?yàn)樽枞苓x擇性向前轉(zhuǎn)發(fā)或在每個(gè)感興趣的傳送包上引起沖突。例如：在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)里每對(duì)相鄰的節(jié)點(diǎn)用唯—密鑰初始化跳頻或者傳播擴(kuò)頻通信，對(duì)一個(gè)敵手來(lái)說(shuō)發(fā)動(dòng)類(lèi)似的攻擊是非常困難的。

3、Sybil 攻擊

在sybil攻擊里，一個(gè)節(jié)點(diǎn)可以為網(wǎng)絡(luò)中的其他節(jié)點(diǎn)提供多個(gè)身份。Sybil 攻擊能明顯降低容錯(cuò)技術(shù)模式的效果，比如：分配存儲(chǔ)器、多路徑路由選擇及拓?fù)渚S修。副本、存儲(chǔ)器分區(qū)或多路由能利用入侵者提供的多重身份拆分節(jié)點(diǎn)。Sybil攻擊對(duì)GRP（地理路由選擇協(xié)議）也會(huì)造成嚴(yán)重威脅。位置感知路由選擇（Locationaware routing通常 要求節(jié)點(diǎn)與它們的鄰居交換坐標(biāo)信息，以尋址有效的地理路由數(shù)據(jù)包，期望節(jié)點(diǎn)接受來(lái)自每個(gè)鄰居的一系列坐標(biāo)中的一個(gè)。但是利用sybil攻擊，入侵者可以“同時(shí)出現(xiàn)在多個(gè)位置”。

三、結(jié)束語(yǔ)

新的戰(zhàn)爭(zhēng)形態(tài)，呼喚新型武器裝備的出現(xiàn)，科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，將催生新型的武器裝備，無(wú)人機(jī)正是現(xiàn)代高科技條件下催生出的新型戰(zhàn)爭(zhēng)武器；另一方面，新型武器裝備又將影響戰(zhàn)爭(zhēng)形態(tài)，無(wú)人機(jī)正以其特有的戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)特點(diǎn)改變著戰(zhàn)爭(zhēng)形態(tài)。未來(lái)的戰(zhàn)場(chǎng)將是無(wú)人機(jī)大顯身手的舞臺(tái)。為了能在未來(lái)高技術(shù)局部戰(zhàn)爭(zhēng)中爭(zhēng)取主動(dòng)，認(rèn)真研究反無(wú)人機(jī)戰(zhàn)法，對(duì)加強(qiáng)我軍軍事斗爭(zhēng)準(zhǔn)備有著極其重要的意義。

參考文獻(xiàn)

[1]吳 平 唐文照.無(wú)人機(jī)集群數(shù)據(jù)鏈組網(wǎng)技術(shù)研究【J】.空間電子技術(shù)，2012（3）：61-64

[2]劉旭東.無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)上的攻擊【J】.科技論壇，2005（1）：17，24

[3]王衛(wèi)健 鄭峰 郭樂(lè)江.無(wú)人機(jī)戰(zhàn)術(shù)組網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)研究【J】.空軍雷達(dá)學(xué)院學(xué)報(bào)，2011（4）：287-289

（作者單位：國(guó)防科技大學(xué)）