从美军更名“电子战”看电磁频谱安全

从美军更名“电子战”看电磁频谱安全


来源:爱游戏官网首页  作者:爱游戏官网入口  2022-09-25 03:17:32

  在2020年6月美国参联会发布的《美国国防部军事及相关语词典》中,“电子战”正式退出美国军语。取而代之的是“电磁频谱战”,而电子攻击、电子防护、电子支援等相应地改为电磁攻击、电磁防护、电磁支援。这标志着“电子战”退出美军术语,“电磁频谱战”正式启用。

  随着信息化的加速、大数据和人工智能的技术发展,电磁频谱战将成为未来军事竞争的长期战略,而控制了电磁频谱就等于控制了战场态势。电磁频谱是电磁空间资源的总称,而网络和信息的重要通道正是电磁空间,其安全的重要性不言而喻。本文首先对美军更名“电子战”事件进行分析,然后对与“电磁频谱战”紧密相关电磁频谱的安全性进行分析,主要从影响频谱信息安全的因素,电磁频谱安全的重要性以及应对措施等方面进行展开阐述。

  从第一次世界大战美军电子战起步,一直到1991年第一次海湾战争,此时美军定位电子战是重要的作战支援手段,通过“软杀伤”和“硬摧毁”的综合使用,施效于敌方电子信息系统,控制电磁频谱,发挥战斗力“倍增器”的效果。此阶段作战运用的支援性是美军电子战的典型特征。

  历史悠久的电子战,美军一直是其潮流的引领者。第二次海湾战争(2003年3月)后随着信息战兴起,由于美军将作战支援性划入信息战范畴,电子战归入了信息战范畴。

  直至2010年后,美军逐渐意识到电子归入信息战产生的诸多问题,尝试逐步将电子战从信息战中脱离出来。美军开始重新认识和定位电子战,回归后的电子战向何处发展,呈现出两个趋势:一是向电磁频谱战拓展;二是与赛博空间作战融合。从后续发生的事件来分析,前者更为美官方和智库所倡导。

  对电子战领域而言,重要的转折点应该是2015年。这一年有2件事对电子战领域发展方向有着重要影响:第一件事是,美国战略与预算评估中心(CSBA)发布了一篇名为《电波制胜:重拾美国在电磁频谱领域的主宰地位》的研究报告,首次提出了“电磁频谱战(EMSW)”理念及“低功率到零功率”作战概念。第二件事是,美国国防部首席信息官(CIO)特里·豪沃森表示,美国国防部将有望把电磁频谱视作一个作战域,有专家称之为继陆、海、空、天、赛博空间之外的“第6个作战域”。其实,仔细分析可以看出,这两件事情实际上是同一件事:如果将整个电磁频谱视作一个“作战域”,那么发生在这一作战域内的所有敌对行为、行动自然也就成为一类战法,就如同空域内的“空战”、海域内的“海战”一样。电磁频谱域内的所有敌对行为、行动自然也就叫做“电磁频谱战”。

  而从2015年开始,至今“电磁频谱战”仍在发展变化之中。在此阶段,美军方和智库都在一直尝试发展电磁频谱战概念,将电子战和频谱管理协同起来使用,更好地获取电磁优势。

  从美军正式更名“电子战”的举动,不能简单认为是概念的替换。这种改变有其特定的深意:首先,我们可以看出美军对电子战的认识也在不断变化,反映出其对电磁域的认识也在不断深入,认为电磁频谱战是电子战的延续和发展。而透过现象看本质,也表明美军现代作战的重心向电磁域转移,以制电磁权为战场制高点。简而言之,没有制电磁权将失去现代战争的参战资格。

  其次,美军认为,电磁频谱既是一种不可或缺、无法替代的核心战略资源,也是稀缺资源。这便导致军用与民用以及各军种之间电磁频谱需求与资源紧缺的矛盾。在矛盾与困境中,美军将“电磁频谱战”彻底取代“电子战”,也从侧面表明美军将电磁频谱作为一个独立的作战域来管控的决心,将电磁频谱管理从战争舞台的“后台”推向“前台”。这为美军解决各军种在电磁频谱使用方面存在的突出矛盾提供了一条有效途径,将大大增强美军电磁频谱使用的联合与协同能力,进而保障依赖于电磁频谱的信息化武器装备作战效能的发挥,从而提高联合作战能力。

  从电磁频谱资源利用的角度来看,任何使用者在一定时间、空间条件下对某一频段的占用,都排斥了他人在同一时间、空间内对该频段的使用。人类社会进入信息时代,由于活动空间的扩展与延伸,对电磁频谱利用的依赖程度日益提高,电磁频谱使用的安全已成为国家战略安全的重要组成部分。影响电磁频谱使用的安全因素有:

  电磁作为记录和传递信息的主要载体,所载有的信息量越来越大,通过电磁辐射泄露的信息也越来越多,信息安全问题日益突出。由电子设备的电磁泄露造成重要信息泄露的事例屡见不鲜。美国是最早利用电磁辐射泄露来获取情报同时又重视防范电磁泄露的国家。美国曾有人在纽约做过试验,他们将“数据扫描器”装在汽车上,从曼哈顿南端的贝特利公园,沿华尔街缓行,对沿途的海关大厦、联邦储备银行、世界贸易中心、市政厅、警察总局等部门的计算机进行扫描。结果惊奇地发现,纽约是个巨大的信息库。如果截获者对其有兴趣,便可以通过处理,获得有用情报。

  利用电磁空间进行电磁侦察与电磁攻击,已成为信息作战的重要手段,电磁战场已成为继陆、海、空、天战场之后的第五维战场,电磁空间主导权的争夺异常激烈。海湾战争中,美军等多国部队使用了许多高新技术装备,如“战斧”式巡航导弹、F-117 隐形飞机、“爱国者”导弹、“哈姆”高速反辐射导弹、各种精确制导的导弹和炸弹,多种卫星、雷达、通信系统等。由于美军采取有效的电磁频谱管理和无线电管制,统筹规划频谱资源,营造了良好的频谱环境,使得多国部队的无线电设备在复杂的电磁环境下能有效发挥作用。同时美军对伊拉克军队实施了大量的电磁干扰,伊军无线电通信中断、雷达迷盲、武器装备性能难以正常发挥,军队指挥失灵,处处被动挨打。

  人类在电磁空间活动的增多,有害电磁辐射急剧增加,电磁环境不断恶化,对国家经济活动和日常生活等领域造成严重影响。电磁频谱资源的短缺在一定程度上使一些设台单位擅自占用频率,造成违反无线电管理法规的违章行为日益增多,严重破坏了空中电波秩序,影响了各种无线电业务的正常开展。

  电磁频谱安全关系到国家利益与安全。电磁频谱资源属于国家所有,是一种无形的有限的资源,它在国民经济的发展中作用巨大。当今社会各行各业对电磁频谱的利用几乎无处不在。各种各样的通信,在人们的生产、生活中起着十分重要的作用,信息交流的便利给经济发展带来的效益是不可估量的。陆上、水上、航空、航天以及各类生产中的无线通信调度,移动电线 亿用户),遍布世界的 RFID,各种遥测遥控设备,家庭中的电视、微波炉等等,都是电磁频谱产品。在无线电技术十分发达的今天,电磁频谱给世界财富带来爆发式增长,为人们提供了工作和生活的重要资源和多方面便利。电磁频谱不安全,就会直接影响经济的发展,就会诱发社会动荡,影响社会稳定,威胁国家安全。

  电磁频谱安全对信息安全至关重要。近来美国情报机构的窃听丑闻,显露出电磁频谱安全对信息安全的重要性。由于网络的极度发达和电磁频谱的无处不在,通过电磁空间窃取情报,包括国家领导人的通信、政府决策过程、军队活动、国防建设以及事关国民经济、科学技术的重大战略项目的信息,是外国情报部门最常用的手段。据媒体披露,美国情报部门对世界上 30 多个国家首脑的私人电话进行了窃听活动;在美国驻外多个城市的使领馆高层建筑物上总有一个神秘的“白盒子”,其内隐藏了一种非常先进的无线电窃听装置,可以接收非常微弱的无线电信号。“窃听丑闻”证实了一些网络信息安全方面的脆弱性,也显示出电磁频谱安全对信息安全尤其重要。

  电磁频谱资源紧缺,影响国防信息化建设进程,给国家安全构成威胁。传统的无线业务如移动通信、电视广播等业务所使用的频谱,使用固定的独占方式,导致频谱资源利用很不平衡。重要通信频段的频谱资源供不应求,而广播电视频段则存在时间和空间上大量频谱闲置的现象,而在一些开放频段,频谱使用已趋于饱和。

  这种现状导致干扰冲突不断加剧,对各业务的高效安全运行造成严重威胁。在全球信息化进程下,IMT 等业务的高速发展,使得用频需求激增,仅IMT 业务频谱需求缺口2020 年达到 1500MHz。信息化条件下,军队空间预警系统、地面警戒系统、宽带数据链、战术互联网等用频装备及大量电子信息装备越来越多,国防建设对电磁频谱资源的需求更是与日俱增。国际上,电磁频谱权益争夺日益激烈,从各种民用无线通信标准到卫星轨道资源,甚至外层空间的角逐,体现着国家利益的角逐和国家安全战略制高点的争夺。

  电磁频谱的设备源头监管出现真空地带。电磁频谱安全主要威胁来自非法用频和电磁干扰,而这些威胁全部来自无线电发射设备。敌对势力的故意无线电干扰时而有之,来自内部用频设备的干扰和非法用频,是电磁频谱安全的一个重要威胁来源,而这个来源又可追溯到生产流通和销售环节监管的缺失。

  目前我国没有出台法规来规范无线电发射设备的生产和流通各环节,从而造成这些环节监管的空白地带,各类质次、量大、价廉的无线电发射设备大量充斥市场和大众手中。例如考试作弊类无线电发射设备,可轻易通过网购或其他交易买到。移动对讲设备、广播电视发射设备的销售也随处可见。唯利是图的商人甚至制造、销售、使用伪基站,扰乱正常的电信秩序。不良厂家和经销商就是钻了法律的空子,刻意生产销售大批劣质无线电发射设备牟取暴利,给后期的无线电管理带来极大困难。同时由于目前无线电发射设备的经营环节涉及管理部门较多,还没有明确统一的监管机制来实现不同管理部门间的工作协调,使得真正的源头管理难以实现。

  由于在电磁频谱使用中存在着不安全因素,并直接影响国家利益与信息安全,因此,必须防患于未然。电磁频谱作为一种自然资源、信息的载体,在一定相对的时间和空间内,它可提供的使用范围是有限的。为了合理、有效的利用这一自然资源,保护频谱占有者的合法权益,无线电管理部门应运而生。无线电管理就是运用法律、行政、技术、经济的手段,对电磁频谱和用频设备实施统一规划、监督、检查和控制,使其在国家经济建设、国防建设和社会发展中发挥应有的作用,创造出最好的效益。

  无线电频谱是有限的自然资源,应合理规划频率,确保无线电频谱使用者的信息安全。为了充分、合理、有效地利用无线电频谱,保证各种无线电业务的正常运行,防止各种无线电业务、无线电台站和系统间的相互干扰,国家无线电管理机构依据《中华人民共和国无线电管理条例》参照国际电信联盟《无线电规则》,拟制了《中华人民共和国无线电频率划分规定》,《规定》将 9KHz 到 275GHz 的无线种无线电业务。频率划分的目的就是要求从事无线电业务的单位、个人必须遵守此《规定》,不得擅自使用未批准的频率和业务,维护空中电波秩序,确保频谱信息安全。

  信息技术设备产生的电磁信息泄露造成的泄密漏洞和隐患,也随着网络的广泛普及给信息安全带来严重的威胁。采取有效的防范措施是确保信息安全的重要手段。目前防止信息泄露的主要技术方法有:电磁屏蔽技术、干扰技术和 Soft 技术(软件化技术)等。

  白噪声干扰技术的定义是应用白噪声干扰器发出强于设备电磁辐射信号的白噪声,掩盖电磁辐射信号,起到干扰接收和阻碍的作用,但该技术需要靠掩盖方式进行干扰来实现,所以必须具有足够强的发射功率,而白噪声的功率如果太强会造成电磁波污染;此外,接收方使用较为简单的方法进行滤除或抑制解调也很容易接收白噪声干扰。所以白噪声干扰在技术方面存在一定弱点的和局限性。

  相对白噪声干扰技术,相关干扰技术是一种更为可行和有效的干扰技术。它是针对计算机等视频终端设备信息泄漏采取的一种防护措施。它通过利用相关原理,应用不同技术途径实现与计算机等视频终端设备的信息相关、谱相关、行场频相关(同步),并产生相关的带宽干扰信号,达到降低信息泄漏风险的目的。由于技术环境不需要通过掩盖电磁辐射信号来实现,所以其信号功率相对小,造成环境的电磁污染也不大。这种干扰器材的特点是体积小、使用简单、重量轻、价格适宜,是现今世界范围内使用较为广泛的防电磁泄漏技术。

  电磁屏蔽技术是基于“法拉弟笼”的原理(即闭合导电球面体内电位差为零、电波趋肤效应、反射衰减),将涉密技术设备或系统放置在全封闭的电磁屏蔽空间内,把容易产生电磁辐射的设备控制起来并且使之接地,有效阻隔和抑制电磁波的传播,其主要材料分别是不同导电特性的金属板和由稀有金属材料合成的网、布及不锈钢网等。电磁屏蔽技术推广应用中所遇到的问题是屏蔽室的设计、安装、施工等要求相当高,造价非常昂贵,因此较为适用于一些保密等级要求较高、较重要的信息设备放置的场合,如国防军事中心、大型的军事指挥所、情报机构的计算中心等。

  Soft技术(软件化技术)的基本原理是通过给视频字符添加高频“噪声”并伴随发射伪字符,使敌方无法正确还原真实信息,而我方可正常显示,质量无变化,它替代了过去由硬件完成的抑制干扰功能,成本已大大降低。目前,国外已有商业版的防护软件问世。另外,在实战中,除可以采取控制无线电传输方向、多信道传输信息、简化报文、控制报量及采用特殊的信号形式(如加密或编码)的方法,使敌难以识别和模仿;还可以采取滤波、隔离、合理的接地与良好的搭接、合理的布局等方法。

  电磁频谱是现代战争条件下战场信息获取、传输、使用的主要载体,大部分战场信息的获取和传输都是在电磁领域内完成。电磁频谱的安全某种意义上决定着战场信息安全,决定着战争的胜负。而随着信息技术的不断发展,开发利用频谱资源的技术也在不断出新,但是频谱使用中的安全问题还未引起高度重视,解决安全问题的新技术仍有待人们去研究。