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独家:太空系统与电脑网络空间系统集成的安全问题——21世纪的全球安全新危机

时间:2016年12月27日 信息来源:中国太空网 点击: 【字体:

(中国太空网讯)21世纪的全球安全环境是动态的、复杂的和危险的,因而存在相应的危机,特别是由于外太空和电脑网络空间均作为竞争和可能军事冲突的新维度和新领域的出现时,更将从根本上改变世界上军事活动的方式。太空系统与电脑网络空间系统固有的千丝万缕的联系,使其功能集成,安全与共。为了深入获得经验,掌握新领域的军事主动权,2016年5月,美国空军举行了该领域的专题军事演习,即施里弗-10(SW-10)演习。此次作战演习想定是“太空和电脑网络空间”的集成功能与安全问题,演习时间跨度设定在2026年。目前,欧洲航天局(ESA)等机构也在紧锣密鼓地进行此类专项研究。

一、太空系统与电脑网络空间系统的集成关系

在这一涉及到美国国家和跨国机构的混合、多模式的相关领域,美国期望尽快解决太空系统和电脑网络空间集成后的国际安全问题挑战。这是在过去太空系统和电脑网络空间演习的基础上,解决新的安全挑战的深入推演。演习集中于如何解决贯穿冲突全过程的太空和电脑网络空间领域问题,涉及到复杂的全球范围,从政治危机到可能发生的主要冲突,从威慑、扩大控制范围到作战,以全面掌握太空和电脑网络空间安全的规律和特点。主要目标是:①考核太空和电脑网络空间对未来威慑战略的贡献;②调查选择太空和电脑网络空间集成的方案,形成能力和军事力量,以满足未来的需要;③探索集成化的规划过程,利用综合性的和包括多个国家的途径,解决太空和电脑网络空间领域的防护和作战实施问题。

1. 太空系统和电脑网络空间系统面临的环境特点

自人类第一颗人造地球卫星发射以后,太空领域逐渐出现了“拥挤、竞争、争夺”的局面,这一描述更加适合电脑网络空间,使该领域发生着“比赛规则”的改变。现在,能运行太空系统的国家为数有限,然而利用太空系统、使用电脑网络空间的国家遍及全世界。在那些能运行政府机构所属卫星的地方,任何人使用键盘就能够操作系统,甚至使用键盘也能攻击其他国家,不用采取其他行动,就像黑客那样。电脑网络空间“战士”的工作就是作战支援,不用体力和炸弹,而用的是智力。每一个机构都需要大量的电脑网络空间作战者抵御、过滤不希望的网络和数据,作战效果由此发挥。

2. 太空系统与电脑网络空间系统功能的不可分割(纠缠)性

美国太空系统与电脑网络空间作战推演得出的结论是:在太空中的国际性冲突,很可能从电脑网络空间开始(例如在电脑网络空间对网络、链路、指挥控制系统等的攻击)。可以更清楚的是,太空系统与电脑网络空间密不可分和互相缠绕(entangled)的关系可以渗透到冲突的各个环节。换句话说,太空系统与电脑网络空间系统互相纠缠(intertwined),冲突可能开始发生在介质当中,但更可能的是贯穿两个领域的影响作用不可分割。这就说明,了解介质和利用全部集成战略之间的联系是一种关键性需求。尽管SW-10的参加者已经认识到,需要对太空系统与电脑网络空间系统的操作进行全面集成,但联合实施一次战役尚有诸多困难。例如,太空系统与电脑网络空间系统的行为通常是彼此独立的。这一现象的存在,实际上是太空系统与电脑网络空间系统相互结合的速度超过了人们的预期,进而导致产生了问题。如果不能确切地评估和确定太空系统与电脑网络空间系统结合的属性,缺乏对两者战略集成过程的了解,缺乏融合集成的手段,不能应对太空系统与电脑网络空间系统集成中人为因素导致的无效性,上述问题就无法得到解决。这的确在当今总体概念的范畴之外。但大多数演习参与者承认,上述问题的解决需要在太空系统与电脑网络空间系统真正实现集成以前落实。为此,演习参与者们给出了改进太空系统与电脑网络空间系统集成的两条具体建议:

首先,太空系统与电脑网络空间系统的规划者应该研究标准化的集成化太空系统与电脑网络空间系统的统一规划,预测似是而非的(不够明确)和有一定意外概率的事件。敌方进行的反卫星发射、通信下行链路的干扰、关键盟军资源的有效利用,都可为制定标准化统一规划提供机会,并作为太空系统与电脑网络空间系统结构主要功能的基本规则。有些标准化统一规划也应该进行有规律的演练,确保系统完好、集成和快速形成能力。

第二个建议是开发处理能力和手段,使得太空系统与电脑网络空间系统之间能够持续集成。应该说,保护和重构太空力量的能力,是美国目前具有的不对称军事优势,具有能够提供高清晰度观测、有保证的通信、精确导航和有把握作战的能力。目前和未来的敌对方一定会在寻求发生冲突时阻断这一能力的途径。因此美国在作战演习SW-10中,设置了敌方猛烈攻击、用故意和果断的手段阻断美国及其盟军访问太空的能力的场景。

3. 太空系统与电脑网络空间系统的紧密依赖性

美国的经济、社会和生活方式都离不开对太空系统与电脑网络空间系统的访问和使用,特别是在国家决策、外交、法律实施、应急事件处理、国土安全、情报活动和国家防卫等领域,美国更加依赖太空系统与电脑网络空间系统能力。因此,对太空系统与电脑网络空间系统不受阻碍的访问和自由利用,确定为美国的核心国家利益。而对于商业、贸易和关乎人类利益的其他用途,太空系统与电脑网络空间系统又具有全球通用性特点。同公海和国际空域类似,这也是任何国家的主权和权限之外的世界性共享资源。所谓通用性,是建立在商业、通信和主权管辖等国际体系基础之上的。

太空系统与电脑网络空间系统又是独立的和截然不同的运行领域,都具有各自独特的地球物理学特性。然而两者又是密不可分的,它们的连接手段是信息。这样,太空系统与电脑网络空间系统集成后,就成为遍布全世界信息、金融、商业、贸易等信息流的无处不在的渠道。依靠通信链路信息才能实现全球经济功能,离不开太空系统与电脑网络空间系统。当今时代,太空系统与电脑网络空间系统集成后,就成为了无法替代的全球信息基础设施。太空系统与电脑网络空间系统能够采集、产生和中继信息,并控制实体设施集成到这一关键的基础设施体系上。通信链路也是将美国本土与其遍布全世界各个重心连接起来的主要手段,太空系统与电脑网络空间系统也能够将国家能力的所有部分凝聚成巨大的国家战略,构成了当今美国的军事优势。指挥、控制、通信、情报、监视、侦察(C3ISR)设施进入到太空系统与电脑网络空间系统后就能有效地支持国防战略和联合作战条令(doctrine)的执行。可以说它是先进技术力量的倍增器,可大大提升陆海空三军的作战效力。太空系统与电脑网络空间系统、C3ISR能力支撑下的全球到达、极快速度和高精确性,构成了现今美国信息和决策的优势。能够形成这一效果的能力也就构成了美国军事作战风格的基础,他们依靠太空系统与电脑网络空间系统能力,使得即使是分散的小型部队,也能通过机动、协同、集中优势和非线性作战取得集成效果。

4. 太空系统与电脑网络空间系统的协同会聚

电脑网络空间系统具有无处不在的特性,影响着所有专业操作、环境和全球领域。SW-10演习探索了太空系统与电脑网络空间系统之间的交集,这是最初的目标,进行了将电脑网络空间系统的影响、开发和目标定在太空基础设施(卫星、控制和用户部分)的攻击行动。对于总体能力来说,要全面评估和了解电脑网络空间系统事件的原因和程度,以及确定是否仍能确保使用、可信赖的数据来源和受到影响的太空系统,这的确具有挑战性。SW-10引入了电脑网络空间和太空活动的利害关系的演练,还扩大了外延。演习发现,针对诸如电厂和电网等国家基础设施和网络的行动,在一定程度上也相当于钳住了空间部分本身,因而获得了关于太空系统与电脑网络空间系统之间交集性质的新认知。由此不难理解,在陆、海、空、天之后,“网络”当然成为第“五”空间。多种势力会不同程度地进入这些领域,因此从某种程度上说,21世纪的军事冲突应该属于未知领域。过去,传统的冲突解决方案主要体现在对国土安全负责,是显性的。出现上述5个“空间”后,国家利益范围和界定辨识起来会更加困难,甚至会出现低于国家利益定义的次级利益。

二、有关太空和电脑网络攻击的问题

1. 太空系统与电脑网络空间系统集成构成未来的高技术战场

太空系统与电脑网络空间系统集成后的重要性,使其一定会成为攻击重点。在作战推演期间,设定美国敌方的军力相对于美国的太空能力,有明显的进攻优势。它们在选定的时间和地点实施对抗美国的太空作战,但事前只发出不太严重的警告。这时由于美国及其盟军重构太空系统的能力有限,导致美国处于危机之中。演练冲突期间还显示,太空系统能力的降低也会迅速波及到其他所有作战要素,而且其影响会延伸到冲突以后。

推演使得美国确认,美国需要允许保护自身设施、有效地对敌人作战,并可在需要时进行系统重构的有效的混合能力。形成这种能力将要求加强和盟军以及工业界合作。也需要诸如太空防护计划开发和作战快速响应太空计划等补充性方案这样的自身军事能力。但要形成能对抗确定类型敌人的能力,从SW-10推演看,还需要相当长的时间。然而这也证明,利用上述能力实施广泛的集成战略,最终将保证美国在未来任何冲突中能保持太空高地的优势。

2. 电脑网络攻击涉及面广,后果严重

第一,可能的结果十分重大。或者是非常严重的伤害,或将电脑网络扰乱,出现类似于“珍珠港”的事件。第二,现已知道,美国每天遭受数千次电脑网络攻击,攻击的范围包括工业间谍、知识产权、偷窃和从点到网络空间的故意破坏等,从保持美国军事和商业优势的角度,这种后果更加严重。这就是在电脑网络空间发展强大防卫能力的足够理由。第三,潜在的电脑网络攻击者以各种形式和规模入侵。这一结论的前提是,某个国家和政府的攻击是出于对全球经济的巨大兴趣。他们了解电脑网络空间的重要性,并通过电脑网络攻击造成大规模的破坏。

最后,军事上应对任何常规攻击,都对指挥控制能力提出了重大挑战,电脑网络攻击又在面对任务时增加了更多复杂性。任何一次攻击或灾难以后,公众和政治家都希望知道,谁对此事负责。由于电脑网络攻击将影响到经济、社会、联邦政府、州和地市等许多不同的部门,为了避免混淆,建立跨政府的指挥链至关重要。电脑网络战争也具有非常规战争的特质。

3. 太空系统安全本身的复杂性

太空领域安全本身就很复杂,因此施里佛作战推演中,前4次都是从太空领域开始。特别是第一次,几乎专门探索太空问题,其原因有二:一是太空领域关乎美国国家安全的需求异常复杂,军队和政府领导人必须增进对太空领域的了解,以便为国家安全将采用的方案和途径的探索、选择打下坚实的基础;二是太空领域不断演进的特性,使得大多数其他国家事务和商业业务不断扩大访问利用,相应影响美国至关重要的国家安全利益。这涉及政府的核心问题,必须引起注意。而太空领域的问题,从一开始就无法回避涉及电脑网络广泛而复杂的问题。历次演习都不断增加复杂程度,客观反映了目前和未来的需求,日益驱动着美国政府及军事领导人如何了解和组织解决国家安全的要求,提升整个政府的能力,增强对电脑网络空间的关注,明确国际参与和更多商业部门集成的认知。

演习也曝露出常规国家安全途径的危机。所谓常规,就是军事作战只利用陆、海、空军事能力,然而解除危机必须将太空系统和电脑网络空间系统融合进来。太空系统和电脑网络空间系统不但可以支援常规作战领域,而且自身都可以形成独立战场。因此必须让军队和整个政府更好地了解、保护美国在太空系统和电脑网络空间系统上日益复杂的利益,了解它们对国家、国土和经济安全的影响。

4. 太空系统和电脑网络空间系统共同的特点是无国界

由于太空系统和电脑网络空间系统两者之间的相互依赖性,再加上与国家军事、情报、经济和外交活动的相关性,使得实现两者集成的目标,在许多方面必须突破原来的思维和经验。政府和军事领导人必须解决在太空系统和电脑网络空间系统加强国家安全面临的顶层挑战,必须明确认识到,相对于其他全球领域,这两类系统在适应性上存在着实际困难。未来的冲突将不会像过去那样,具有可以清楚描绘的陆海空战场,具有明确的国家边界,可以清楚地辨识敌方的侵略,美国对敌方战略意图也有很高程度的了解。通过演习发现,美国可能面临的敌人可能将其行动隐藏在黑暗的宇宙空间、复杂的因特网、公开的民用该设施、乡村或冠以宗教信仰名目出现等,总之会超越传统的地缘政治边界。

作战演习为深入了解目前和未来的美国国家安全战略和领导地位的要求打下了认知基础。人们普遍认识到,为支持美国国家安全目标而可以实施的任何作战途径和方式,都不会凭空产生。

演习、尤其是SW-10获得的顶层收获主要体现在3个方面。

第一,为美国探索一种集成包括外交、情报、军事和经济的全部政府功能的场所,提供解决国家安全危机的手段。这一思路可以为帮助军事和政府领导人更有效地集成决策形成明确的途径。

第二,提供了美国军事的现实想定,可有效地评估陆、海、空领域的传统军事理论作战,还可以评估正在并行发展、但还处于发展初期的太空系统和电脑网络空间系统集成途径之间的关系,包括战术和战略层面。SW-10特别为在太空系统和电脑网络空间系统中更精确地确定美国国家安全能力和脆弱性提供了验证机会,成为在这些领域快速增强回弹性、减少未来风险的先驱行动。更关键的是,SW-10还解决了美国政府和军事领导人在面临许多世纪危机性挑战时的改进问题。这包括美国国家安全面临的可能战略和构成挑战的全部范围,即陆、海、空、天和电脑网络空间领域的冲突,要求的范围包括外交、情报、军事、经济的解决方案,这种协同模式横跨军队和政府、国际参与者和私营机构。对于太空系统和电脑网络空间系统作战,国家安全的要求和战略影响正在快速发展。对此从SW-10已经总结出几个顶层的框架:

1)美国保护国家、经济、国土安全利益的能力,离不开对太空系统和电脑网络空间系统提高回弹性的依赖;政府和军队领导人组织国家安全活动时,必须考虑所要求的回弹性,确保美国目前和计划情况的安全需求保持在必要的水平上。

2)从美国整个安全环境角度的太空系统和电脑网络空间系统集成的含义,并没有被全部有关的、对这一领域具有责任的军队和政府领导人所充分了解;由于领导人缺乏足够的、可利用的信息去履行需要广泛知识的日常职责和进行危机管理决策,因此国家存在脆弱性较高的问题。

3)在太空系统和电脑网络空间系统,关于美国潜在敌人的安全环境内涵,美国军队和政府领导人也缺乏充分了解;因此可能使得美国决策当局为了阻止潜在的危机、必要时赢得冲突的胜利,将失去选择最佳方案的机会。

4)为了和平目的和保护国家利益而保护太空系统和电脑网络空间系统,要求明确的和功能集成的战略、组织机构、态势感知和情报分享能力,涉及到美国政府、有关的国际参与者和被选中的私营实体,目前美国尚不具备这种能力。由于缺乏全面开发的、可操作和体制化的途径,加大了产生混乱的可能性,因此应对可能的或实际危机的有效性极差,其结果可能是使得不必要的冲突扩大化。

在太空系统和电脑网络空间系统领域,非美国能力的提升正在昭示着全球性的进步。这些情况对于美国政府和军事领导人也带来了新的紧迫性,需要提高与太空系统和电脑网络空间系统有关的、保护美国利益的所要求的个体知识结构和整个美国的能力。

第三,源自于民用和军事、政府功能的更多交叉、公众和私营部门的相互作用,以及国际机构的参与,带来了对现代国家安全的更多挑战。需要为了太空系统和电脑网络空间系统的安全和稳定性,保护全球性日益增加的重大利益。

5. 传统太空力量增强后的太空控制任务安全性要求

传统太空力量增强能力(卫星通信;定位、导航、授时;情报、监视、侦察等)基本成熟,但在这个新的多极太空环境中,太空控制任务领域却仍处于幼年期。对此,必须发挥高度创造性并不懈进行大胆构想。要进行创新,就不可避免地要求传统任务领域的重大改变。在电脑网络攻击的具体情况下,作战指挥员必须考虑较复杂的问题。最直接的问题是最初不知道谁发起了攻击。科学上说,通常并不存在对攻击发起者的第三方认证。

目前世界上普遍承认,直接攻击一个国家的国土和军事力量是对主权的侵犯。这样,侵犯者将受到预期中的报复。而如果攻击者的身份有疑问,报复将是全球性反应。对于安全问题,很多情况下这是不可预测的。有些人可能认为,必须要为此做出国际承诺。但现实是,政治领导人必须权衡,出现这种情况时是否要做出反应。

由于缺乏关于电脑网络空间系统攻击的规约和协议,这一问题更加复杂化。如果是在陆、海、空领域的攻击,国家之间的条约可以提供对此的支持或阻止。但如果盟军在电脑网络空间系统被攻击,美国是否有责任进行反击?或者相反,是否要求盟军帮助美国?还须特别强调,如果攻击导致了经济损害,一定要加以制止。

第二个和更加突出的考虑是经济性报复。包括电脑网络空间系统可能攻击的因特网在现在人类生活的世界广泛涉及全球经济,使得发达国家和发展中国家的整体命运和经济更加密不可分。从这个意义上,国际合作、连锁性契约型协议、跨国购买的国债、全球供应链和期待通过国际贸易提供的货物和服务,都构成了国际上互相依赖网络实现的内容,因此大大缩小了纯粹由国家主义途径形成世界冲突的概率。如果选择发动攻击电脑网络空间系统,就会不可避免的断裂这种网络,而更重要的是对于攻击者和被攻击者都将出现相反的作用。从军事角度看,确保相互摧毁的新技术都在快速发展。施里弗作战演习初期就设定了先进的太空技术在各种冲突中价值的研究课题,随后又演进到较好地解决电脑网络空间系统的问题。更重要的是,随着时间的推移,作战演习拓宽了范围,逐步解决了战略和政策尺度、外交和经济利益、联均和盟国参与的集成、甚至增强控制和作战联合等政府全部途径等要素问题。今天美国的作战演习的重点已经不再停留在对先进技术价值的了解,而是很好地演习太空系统和电脑网络空间系统紧密的相互依赖性,这几乎涉及到冲突的军事、政治、外交等所有方面。

正是这些挑战,迫使施里弗作战演习寻求解决问题的最佳视角。最终还是要依赖科学,要发展先进技术,以解决太空系统和电脑网络空间系统冲突出现的广泛的挑战。确实太空系统和电脑网络空间系统是固有的紧密相关技术领域,继续创新解决的问题,是要从根本上提供美国自主采取行动的最大自由度,而又阻止敌方干扰美国对这些领域的利用和其他国家和平利用的能力。

每一次施里弗作战演习,都会从科学和技术的角度考核未来的可能实现的能力,从而通过政策和以前推演的决策洞察力使得己方能力逐步提升。SW-10演习最有价值的收获之一是通过科学和技术,能获得深入太空系统和电脑网络空间系统作战需求的、更深层次的洞察力,作为应对所有广泛挑战的深入研究的驱动力。这种洞察力又进一步使美国及其国际合作者获得科学和技术领先地位,正确选择技术发展的投资方向,且集中于战胜挑战的最大价值方向。

三、美国对太空系统与电脑网络空间系统可能遇到的安全问题阐释

美国文献认为,太空系统与电脑网络空间系统领域日益显著的增加着拥挤、竞争和争夺。美国对该领域的依赖,在某种程度上说,涉及国家决策、外交、法律实施、应急服务、国土安全、情报活动和国家防卫等,均与太空系统与电脑网络空间系统密切相关。

在太空系统与电脑网络空间系统中,将有效载荷发射到太空和运行卫星系统的能力至关重要。在轨飞行器和碎片的数量也引起了地球轨道的拥挤,加大了碰撞的风险。当各个国家欲通过太空系统与电脑网络空间系统活动增强威望和提升国力的时候,由于商业领域也为增加财富开始竞争。从而加大了对原本匮乏的太空和电脑网络空间资源的竞争。这资源包括地球轨道位置、无线电频谱资源的分配等。此外,多个国家和他们的国内实体都在开发太空对抗和计算机网络对抗能力,实现对敌方太空系统与电脑网络空间系统的欺骗、中断、拒止、降级和摧毁的目的。这种武器手段正在全世界增生扩散,蔓延方式是本土开发、货物和服务的转移以及跨国合作等。

太空系统与电脑网络空间系统存在很大风险,是有目的干扰的目标。如卫星通信信号和定位导航授时信号无论战时还是平时都曾受过干扰。计算机及其网络更是经常被探查、挖掘和受到病毒数据、软件的侵染。对太空系统与电脑网络空间系统设施的敌对行动有可能影响到美国的感知能力,造成破坏、混乱或篡夺美国的决策,形成各层次及全球性的有意和无意影响。在当今全球互联的世界,对一个国家太空系统与电脑网络空间系统的攻击,就可能酿成对所有国家的攻击。美国对太空系统与电脑网络空间系统能力的依赖,开辟了和潜在敌人相比较的不对称价值。特别是依赖脆弱的太空系统与电脑网络空间系统将是巨大的刺激。它可能引起的对于美国政策的误判,也由此刺激了敌人在冲突或危机中威胁和攻击这种能力的动力。对太空和计算机网络的攻击能力会引起对美国相关国家利益的严重威胁。敌人可能攻击美国太空和计算机网络设施,构成涉及无论传统还是混合战争模式的对抗访问和拒绝战略的一部分。这种进攻的目的可能包括破坏美国的政治、社会凝聚力和士气;毁坏美国的经济繁荣;对抗美国的情报能力;降低美国军队的作战效能等。

四、欧洲正深入进行顶层研究

ESA对太空系统与电脑网络空间系统“结合”后,构成的独特的技术引领的领域,作为关乎国际战略、政治和经济能力竞争的突出焦点进行研究。由于太空目前已经有联合国体系内和国家法规确定的条约框架管控,但电脑网络空间系统还没有协议规则存在,这样就需要考虑一个能解决这一具体问题的多专业管控机制,而且还要超越常规的法规机制。他们认为,和太空安全、电脑网络空间安全相关的政策的制定,都必须考虑保护对这两个公共领域开放性访问的重要性,同时还要能应对各自的威胁。应该说,关于用于制定政策的某些可能原则的初步反思,似乎广泛采纳了关于威胁和脆弱性的信息应当在公共部门和私人部门合作中加以共享的理念,即任何政策手段必须重点考虑人的因素,因为所有的技术因素和系统都是由人管理的。然而,有必要澄清诸如事件的性质或者对其属性进行评估。从这个意义上,要处理这种有关安全的挑战,应该尽可能早地采用一些实用化的规则。

ESA的深入研究,目的是提升太空机构关于电脑网络安全问题的感知能力,研究涉及到ESA职责内太空任务的全部问题,范围跨越全寿命周期。ESA将根据研究的结果提出关于指导涉及电脑网络安全的建议,包括非技术性步骤、信息供应链的控制、计算机和通信操作控制等步骤。在ESA、欧洲委员会、欧洲集体防卫机构之间业已存在的内部制度性合作,应扩大到增强欧洲机构和商业空间任务的电脑网络安全的行动与活动。与投资者和国际参与者的对话应逐步制度化,从而逐渐提升对太空与电脑网络定义的法律识别能力,并为保证在愈发拥挤、竞争甚至争夺的电脑网络安全环境中,为支持利用太空而发展必要的管理方式铺平道路。

当今,天基系统在我们的日常生活和商业中发挥越来越重要的作用。通信、气象预报、金融服务、定位应用和电视广播等只是数千种应用的一部分,都极大地依赖天基系统。面对各种威胁,天基系统是脆弱的,而保护天基系统免受威胁的重点是:①太空部分、地面部分和控制部分,用于向卫星加载数据、控制卫星轨道和性能以及相关的地面通信网;②允许所有用户访问业务的各种装置构成的用户部分。同时要注意,这种保护还需要考虑全部任务寿命周期的所有阶段,包括设计、制造以及发射和运行阶段的全过程。

多年来,世界上的太空机构和商业运营者本身往往关注其他用户发起电脑网络攻击的潜在目标,然而这一理念正在改变。ESA作为机构,也是一个目标。电脑网络中的威胁已经得到普遍认同。最普通的威胁是由业余爱好者“电脑黑客”所编制的病毒、“特洛伊木马”和“蠕虫”。然而其中也不乏更为严重的、有时作为目标的安全攻击。事实上,诸如伽利略导航卫星系统、GMES卫星系统等已经引起了专业黑客机构的兴趣,他们在伺机寻求敏感的信息。对ESA进一步的威胁,是对能接管设施控制软件的关键基础设施的可能渗透。如果不能及时更新安全补丁、或由于使用了不适当的密码,许多系统都是脆弱的。如果在系统中找不到上述多点,攻击者就会跳到同一网络的其它目标寻找类似的脆弱性。黑客可能开发用户系统获得控制权,如通过发送邮件、引导用户安装关键的记录软件或发起攻击。所有这些情况,如果缺乏对情况的感知,用户就可能营造出可以为黑客所利用的环境。在ESA,所有的安全性事件都要追查到底。有些情况带来的冲击很大。因此必须对可能的威胁做到快速反应和持续监视。

研究的目的是,对每一类太空任务提出风险评估和风险处置计划,然后根据具体的任务特点加以裁剪,以便适用。正确的分类定义是全部方案连贯性的关键。相同类别的所有任务都会面对病毒,任务和弱点会遭到攻击和威胁。

五、关于太空系统与电脑网络空间系统面临危机的关键洞察和视角

1. 提升电脑网络的回弹性必须依靠太空攻击的硬手段

为了转变传统的聚焦于电脑防御的思维和战略,关键是显著提升“电脑网络回弹性”。能够实现回弹性的相关技术,能使得电脑网络系统通过攻击进行作战,即使在大规模的冲突中,也能实现最大的任务效力。如“技术视野”,就是通过管理程序控制高度虚拟化的计算环境,通过设计实现固有敏捷性,能够支持大量的网络多态化,就是实现“电脑网络回弹性”的新手段。从效果看,在这种环境下,关键网络的拓扑结构要可以持续改变,可能实现伪随机方式每秒几百次的变化,这种固有设计的动态网络,与当今的静态网络有本质的不同,静态网络使电脑网络的敌人有充足的时间观察己方的行动,以制定攻击的计划、确定进行攻击需要的手段。相反,海量网络的多态化使得电脑网络的敌人在其进入网络之后几乎没有时间观察和计划这种攻击,因而无法从首先获得访问中获得更大效益。此外,在这种高度多态化的网络中,电脑网络的敌人一定会加快提升效率的步伐,对其预测愈加困难,因此需要改进该领域确定行动属性的方式,来解决电脑网络领域出现的更困难挑战。

这里要注意,支持海量虚拟和敏捷性的系统管理程序,已经为了云计算应用而进行了很好的开发。美国空军科学和技术的努力主要应集中于能实现海量网络多态化的新技术,以提供较高的电脑网络空间的回弹性,并改进属性判断能力。在SW-10演习期间,美国军方重点设定小、微、纳米卫星,特别突出了当敌方使用“带抓手”卫星,将自己附着在目标卫星上,使目标卫星改变动力和改变重心的演习。微小卫星的使用,能使目标卫星漂移和嵌入,而附着方式则引起目标卫星控制系统无法正确控制其方位和运动。结果是非常小和非常简单的卫星,能使大型、很昂贵的目标卫星从根本上失去控制。这类小卫星也能设计成提供按要求的动能打击或采用微波的定向能能力,以退化甚至摧毁目标卫星。共轨卫星也能提供非摧毁性的对抗空间硬选择,例如在目标卫星上行链路发射很近的距离上实施干扰,这种小型、机动性和共轨卫星也能提供敌人用于致命性或非致命性的其他选择,以支持对抗空间作战,为此提升卫星自身对周围太空环境的自我感知力变得日益重要。

2. 确定轨道上太空目标的能力和特征

需要科学技术的支持,以更好地了解轨道上太空目标的能力特征。基于目标外表面各部分频谱反射和辐射,推断太空目标可能的能力,在科学技术进步以后是可能的。例如光伏电池总面积可以用这种手段获得,从而可以推导出目标卫星的功率。表面辐射也能简单提供目标卫星热管理的信息。基于外部特征的这些途径可以提供很有价值的信息,给目标卫星真实能力的判定提供了分析空间。从长期看,卫星的内部特性可以通过一对卫星对目标的检查实现。检查卫星位于目标的两侧,一侧的检查卫星作为X射线源发射射线,另一颗检查卫星作为成像器。两个检查卫星围绕目标的旋转移动,甚至可以实现三维断层X光摄影,并实现目标内部部件的重构。SW-10的演习表明,无论是确认可能的敌对太空行动还是避免碎片,都非常需要较强的太空态势感知能力。目前,美国的地基雷达和望远镜以及天基太空监视设施共同构成了太空监视网,可以实现全时全域探测,跟踪轨道上每一个目标并描述特性,从大卫星到皮卫星,从低轨道到地球静止轨道高度。这一能力可以通过新的地基和天基设施,结合从其他卫星、船只和多种手段获得的数据进行适当融合,能够形成集成化数据库。装备3.5m直径太空监视望远镜的太空监视网、雷达和光学系统、天基太空监视系统和S频段“太空篱笆”雷达的改进也将大大改进探测与跟踪。如上面所述,确定卫星的组成和可能的能力、意图将是非常大的挑战。包括作为全寿命(birth-to-death)跟踪的一部分,总体情报链关键信息“缺少部分”的补充,可以对目标真正特性形成确定、清晰的图像。将有源和无源雷达频率、电子光学和红外资源等数据集合以后也能提供远超过单个“太空态势感知”(SSA)的能力。从原理上,在轨道的所有卫星都能贡献各种类型的数据,经过融合分析后,可提供更加完整的SSA图像,包括允许从自然原因中区分敌人行动的太空气象影响。当需要避免太空碎片持续增加其影响时,商业卫星也可以成为重要的敏感器。

3. 应对的自主能力

SW-10演习发现,为有效应对电脑网络空间的问题,“光速”成为固有的需求,因此对自主作战的要求日益提高。这一特性与航空或太空领域相反。在电脑网络空间,尽管大部分技术具备自主全面打击能力,但在可预测的未来也不允许这样做。至今,当电脑网络系统被打击以后,电脑网络空间仍然没有一种选择作为防卫手段提前进行全面自主应对。然而自主应对是电脑网络的关键能力。具备自主应对的呼声日渐增高,因此对态势感知数据量的需求也日益增大,这是为了能够做出决策、采取正确的行动,然而根本的自主决策系统检验和验证却日益困难。应该说,利用现有的检查和验证方式,高度自适应性的自主系统今天实际上是不能检验的,可能存在大量的输入和可能的高水平自适应,出现几乎无限多可能的系统状态,每一种状态都需要做试验。“技术视野”是为检验验证发展全新的途径,构建高度自适应的自主系统,这不仅在电脑网络空间,而且在航空和太空领域都是最大的技术挑战。因此科学技术发展这种途径最为关键,尤其在电脑网络空间,这种需求表现为最紧迫。

4. 太空系统与电脑网络空间系统有可能构成世界性作战空间

可以说,太空系统和电脑网络空间系统能力有可能形成世界性的作战空间。表现了在现代武器体系中日益明显的新手段,并贯穿于全部作战网络。它们集成以后,太空系统和电脑网络空间系统就成为作战中非常强大的力量倍增器。

加强太空系统的防护和电脑网络空间系统的防卫是确定的趋势,没有一个机构或国家希望有一天消除太空系统和电脑网络空间系统的影响,最简单的是GPS、电视直播和基于因特网的免费导航。该领域的防护带有世界性。因此带来的重要挑战是如何从目标跟踪向真正的态势感知过渡,包括在情报机构(IC)、美国国防部(DoD)、盟军和工业界共享各种数据。除了敏感器技术外,主要挑战是信息技术和电脑网络技术。

六、应对太空系统和电脑网络空间系统集成安全的主要途径

1. 整体的战略分析和体系结构的综合性途径

对太空和电脑网络空间的特点进行整体的战略分析,成为解决太空和电脑网络空间安全的关键。这种途径将利用外交、情报、军事、经济国家能力的所有部分,去构建整个政府保卫太空和电脑网络空间系统的方案,支持基础设施和运行。军事手段或强大国力是太空和电脑网络空间领域保护和防卫的根本。然而仅仅是军事能力,对于处理太空和电脑网络空间领域安全还是太生硬,美国必须能够将软、硬能力巧妙地混合成可裁剪的智能方案,以应对太空和电脑网络空间的共同危机。促进和同步管理国家所有手段的能力,将改进形成太空和电脑网络空间环境的能力,提升威慑力。如果威慑失败或在实际应用时失效,就要控制事态扩大或选择有力的条件结束冲突。完整政府途径应提供较大的多功能性和敏捷性,以处理危机的复杂性和速度,以及太空和电脑网络空间领域的冲突。要授权给所有的政府有关部门和机构,准备资源,阻止和抵挡攻击,提供对结果的管理、重构和恢复。美国政府将吸引支持私营部门、盟军、联合参与者和国际机构的朋友,以推进和保护太空和电脑网络空间领域的全球共同利益。在这个意义上说,美国的完整政府途径就会扩展成为全民族的途径。这样就会将许多国家和国际参与者的能力集聚到应对太空和电脑网络空间领域的安全挑战。

2. 动态、多层和深度防御途径

动态、多层和深度防御战略是综合性突进的关键方面。美国表示要迅速发挥所有适当的集体、相互或个体本身的防御手段,确保在敌方以国家、国家实体或个体实施攻击行动时,不能阻止美国访问和利用个太空和电脑网络空间系统。该领域的正当防卫意味着阻断敌方的利益,引起对进攻行为的惩罚。此战略将基于胜利的理论(战争终止),解决涉及太空和电脑网络空间系统的冲突。需要有效地解决主动和被动防御、以及进攻性手段的关系,以保护美国及其盟军拥有、运行和使用的太空和电脑网络空间系统设施。这一战略应承认,美国能够处理奇袭性攻击,并挫败进攻者的第一轮攻击。必须重视太空和电脑网络空间系统能力和服务损失和受到破坏的结果。包括了解第二次和第三次攻击的波及。必须能够在受到攻击或恶化的环境下继续实施行动。结果是抓住主动权,反复声明,运行介质的最低工作控制将是成功保卫太空和电脑网络空间系统的必要自由。

战略还将构建明确的防卫优先级。用于对任务保证、回弹性、防护、安全、重构和恢复采取直接的行动。这包括所有的太空和电脑网络空间系统部分和端到端功能。需要寻求将威胁引导到高成本和不可复制的领域。为避免出现己方不可接受的成本,必须从战略上保证美国的太空和电脑网络空间系统任务能力有充分的准备、安全、回弹性和可生存性,以满足国家和国土安全的需要。这种回弹性和可生存性将直接依赖自威慑和再保证问题。构建联盟和合作安排,对于保证在太空和电脑网络空间系统不会威胁,是国际安全中重要的战略话题。这包括很多相关设施和基础设施是由私人拥有和运行的情况下,这是新型的公私合作参与。美国应该再适应现存的关系,拓展和新建国际参与者合约,以构建基于相互安全和经济利益的太空和电脑网络空间系统安全框架。这一过程、区域性安全的结构体系必须符合太空和电脑网络空间系统领域的全球性质。这样的安排将通过分担防御负担和使敌方风险积累复杂化而形成威慑。这也可以提高对进攻的耐受能力、增加资源和选项,有助于提升控制和作战能力。

3. 集中规划,分散执行的途径

在新世纪对太空和电脑网络空间系统的威胁面前,对于危机管控、冲突的防止和作战,冷战时期建立的政策、处理方式和结构体系已经不能适应,需要改变和替换。美国需要具备综合性战略计划、按集成途径实施,需要建立新的政策和指南,政府内和政府间的计划机制和处理模式、组织机构等。美国国防部的联合作战规划和执行体系已经为军事规划提供了坚实的基础。但美国需要新的思维和广泛的系统,为满足综合性、国家途径的需求进行整体规划。国家安全委员会体系提供了战略层面上综合性规划的可能机制。同样,综合性的联合任务力量、联合机构间的任务力量和联合作战中心结构将提供作战层面的协调集成计划和执行思路,对于太空和电脑网络空间的不确定性,整个国家和危机前的规划是协同行动的根本基础。这种集中规划在协调、防止冲突、同步和运行方面,应当适当采取分散执行手段。它会生成经过仔细衡量的、关于行动过程的丰富菜单,范围涉及灵活威慑到重大攻击,类似于为单一集成作战计划所生成的联合战略目标计划系列。另外它将对条件、状态、交战规则进行排序,并得到授权来选择行动过程。选择权应该包括作战的所有阶段和所有可利用的手段。军事作战应包括条件分析、发出信号到先发制人的和预防性的多种行动。应对的选择可以从行动方针、批准到分类应对、不对称(水平或垂直)交叉领域的扩大。计划还应阐明己方的红线、启动机制和触发机制。应该承认,非故意的和非预料的行动效果可能引起不曾预料的事态扩大。总体国家计划的综合过程将是全面的战略表达和操作执行。太空系统和电脑网络空间系统途径、高层政治当局的情报交锋、作战指挥员等,在深度危机出现或敌人行动开始之前存在一定的动态性和复杂性,这是要付出一定代价的。此外,还使得己方为应对紧急具体冲突建立的基础,对于提出更好的冲突行动计划带来一定难度。具体说,制定决策时必须要准备解决在太空系统和电脑网络空间系统领域作战速度问题。美国、盟军和联合力量要能把握指挥控制步骤所运行的网络速度,使得国际参与者采取协同动作,形成太空系统和电脑网络空间系统的有利环境,阻止侵略、控制事态扩大,并在有利的前提下结束冲突。总之,这种集中规划、分散实施途径将有利于实现动态、多层和深度防御的战略,使得敌人无法通过威胁和利用太空系统和电脑网络空间系统手段实现其政治目的。美国SW-10演习作为解决美国国家安全问题的催化剂,将用于调整政策、途径和结构体系,保证能够处理复杂的作战问题,就是必须能保护和提前解决太空系统和电脑网络空间系统的重大的国家利益。外层空间和电脑网络空间的出现,作为新的竞争和潜在冲突的维度,使得全球安全环境更加复杂、动荡和危险。美国SW-10演习的方式,加深了对太空和电脑网络空间的威胁、相互依赖和机会的了解。强调了美国的需求,提出了建立集成化的规划过程、利用综合的和全部国家的途径、在相互依存的太空和电脑网络空间领域执行作战等思路。



(作者:原野)
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