網絡空間戰場態勢感知影響因素研究

嚴麗娜，劉志娜，孔祥澤

（1.西安通信學院，陜西 西安 710106；2.62370部隊，北京 100071；3.61660部隊，北京 100840）

網絡空間戰場態勢感知影響因素研究

嚴麗娜1，劉志娜2，孔祥澤3

（1.西安通信學院，陜西 西安 710106；2.62370部隊，北京 100071；3.61660部隊，北京 100840）

為加強網絡空間戰場態勢感知系統建設，實時感知戰場作戰情況，結合戰場態勢感知過程和感知機理，對影響網絡空間戰場態勢感知的相關因素展開研究。重點分析人因對網絡空間戰場態勢的決定性影響,數據和信息不確定性對態勢感知影響的表現形式和成因，信息融合、人工智能、計算可視化等技術瓶頸對態勢生成處理的影響，對在網絡空間戰場中運用相關影響因素提出了建議，以期為指揮決策人員正確認知和理解網絡空間戰場態勢提供有益借鑒。

網絡空間；態勢感知；影響因素；技術瓶頸

0 引 言

網絡空間戰場態勢感知是指作戰人員通過感覺器官在頭腦中形成的對網絡空間戰場狀態和形勢的直接反映。網絡空間作戰人員通過該系統的輔助，實現對網絡空間戰場作戰情況的實時感知。網絡空間作戰態勢感知受多種因素影響，分析研究網絡空間戰場態勢感知的影響因素，對網絡空間戰場態勢感知系統建設，指揮決策人員正確認知和理解網絡空間戰場態勢，具有重要的現實意義。

1 網絡空間戰場態勢感知人因決定性影響

網絡空間戰場態勢感知人因決定性影響指在所有影響網絡空間戰場態勢感知的因素中，人是態勢感知客觀性的最大因素和決定性因素。網絡空間戰場態勢感知人因分析研究是網絡空間戰場態勢研究的重要內容。人對網絡空間戰場態勢感知的決定性影響表現在以下方面。

1.1 人是網絡空間戰場態勢活動中的最積極因素

人對客觀世界的認識過程，是一個主觀意識向客觀存在的認識接近過程，網絡空間戰場態勢感知也不例外。網絡空間戰場態勢是客觀存在的，而人對網絡空間戰場態勢的感知是主觀的。作戰活動的對抗性和網絡空間技術的復雜性，增大了指揮決策人員客觀感知網絡空間戰場態勢的困難，而這種困難相比自然空間傳統軍事作戰行動難度更大。網絡空間指揮決策人員通過態勢環境和態勢要素抽象思維認知戰場態勢。網絡空間是無形空間，由于人的感官對有形世界的認識比通過信息抽象的無形世界認知容易[1]，因此人對網絡空間戰場態勢的感知可能要通過其他的一些表現形式。盡管在網絡空間作戰態勢生成中，從態勢需求、戰場偵察，到信息處理、態勢抽象、要素分析和態勢顯示等，需要先進技術和自動化系統的支持，但人始終是態勢思維活動的決定要素。

1.2 網絡空間戰場態勢感知系統功能必須由人來主導

網絡空間的軟硬件系統通過信號、指令和代碼提供應用和服務。數據信息蘊含在信號、指令和代碼中[2]。基于對這些數據信息的分析處理，最終生成符合需要的結果態勢。沒有信息系統對這些數據信息自動計算處理的支持，人工存在幾乎很難完成網絡空間態勢源數據的采集，指揮人員或技術人員分析計算的困難也將難以想象。先進態勢輔助信息處理系統對態勢感知極為重要，但這些系統的功能取決于人為建立的各種計算模型，其分析計算處理質量和效率還是取決于人。特別是對新出現的復雜攻擊或難度極高的網絡空間攻防分析，系統只起輔助分析計算作用，只有指揮人員或技術人員才能更為準確地確定攻擊方法和漏洞弱點。

1.3 人腦對網絡空間戰場態勢的感知機理，相比其他態勢因素更為復雜

人對網絡空間態勢的感知遵循認知過程的一般規律。根據網絡空間作戰指揮決策對網絡空間戰場態勢的需求，結合態勢組織生成人員的網絡攻防活動分析過程，態勢業務參謀對網絡空間戰場態勢的感知過程和機理如圖1所示。人腦對網絡空間戰場態勢的感知至少受態勢分析參與人員記憶、目的、期望、思維模型、認知模式、認知狀態表示等多個復雜因素影響。這些因素由于時間、環境和人員個體素質差異及當時精神狀態不同而不同。例如，人根據大腦中儲存的記憶經驗分析判斷戰場態勢。在輕松狀態下，記憶中的經驗會很容易想起來而幫助認知某種態勢，而在緊張、或過分放松條件下，同樣情況的判斷則可能會疏忽或判斷失誤。

圖1 人腦網絡空間戰場態勢感知過程和機理

2 數據和信息不確定性對態勢感知的影響

網絡空間戰場各種情報、數據和信息的不確定性會對客觀感知網絡空間戰場態勢產生影響。分析這種影響的表現形式及其成因，有助于更好地組織生成網絡空間戰場態勢。情報、數據和信息的不確定性既源于數據本身，也源于網絡空間作戰的激烈對抗。

2.1 網絡空間戰場傳感器產生數據所蘊含信息的不確定性

網絡空間戰場傳感器是指搜集、探測網絡狀態信息和異常信息的網絡硬、軟件設備和系統。除了網絡空間戰場傳感器收集的數據，網絡空間運行的各種硬、軟件設備和系統，所產生的數據也用于對網絡狀態和異常的分析。這些數據是生成網絡空間戰場態勢所需要分析、計算和處理的元數據。態勢元數據蘊含信息的不確定性對態勢感知的影響包括“信息過少”和“信息過多”兩個方面。

態勢元數據“信息過少”指在網絡空間作戰對抗活動中，雙方都盡量采取偽裝或欺騙措施，隱藏自己的真實目的或意圖，從而使敵方得到的戰場情報信息是不完整或錯誤的。例如，攻擊者更改數據包源地址或采用“寄主攻擊”，使態勢分析人員很難分析攻擊來源，也就無法認知敵情及其攻擊。基于這種數據處理生成的態勢信息具有極大的不確定性，即無法判斷可信性或真偽。

態勢元數據“信息過多”指面對網絡系統產生的海量數據，處理生成網絡空間戰場態勢的問題不是缺乏信息，而是怎樣找到需要的有用信息。網絡上布滿的各種入侵檢測系統、防火墻系統、防毒軟件、日志系統、告警系統、各種口令登錄系統等，會產生大量的異常信息。網絡狀態監控系統也會產生大量的如網絡流量、拓撲等數據。數據量大，并不就意味著有用信息多。態勢感知需要解決在需要的時候能從海量信息中立刻找到有用的信息。在網絡空間戰場態勢感知中，存在著海量態勢元數據與有用信息之間的“信息鴻溝”問題，如圖2所示。

圖2 信息鴻溝

2.2 態勢感知人員和自動化工具進行態勢數據處理產生的不確定性

網絡空間作戰指揮人員、參謀人員和技術人員共同參與態勢感知生成過程。人腦加工處理相同數據會由于先驗知識、思維方式和思維傾向不同，而產生同樣數據得到不同結果的數據處理的不確定性。這種不確定性包含兩個方面：一是認知差異，二是認知失誤。不同網絡空間作戰指揮員對同樣的攻防數據進行個人思維加工的認知結果會存在差異，這種差異有時是分歧，有時相互補充。例如，對某次網絡攻擊進行分析，對具體攻擊目的、攻擊方法、攻擊路徑、產生危害，不同指揮員會產生不同的分析結果。對這種不確定性，可采取“指揮團隊”的集體智慧分析決策形式，力求使態勢判斷更為全面、客觀和準確。此外，網絡人員也會由于信息處理感知錯誤、判斷不準確和執行偏差引起人因失誤行為[3]。網絡空間作戰偵察產生的是指令和編碼等代碼數據，人對代碼符號的處理相比較形象符號更容易失誤。這些失誤是大腦數據處理產生的不確定性因素。

自動化工具處理態勢數據有速度快、數據量大等優點。但是，因為自動化工具按照特定算法和模式關聯態勢數據，抽象態勢要素，其處理數據的算法和模式決定了生成態勢的客觀性。同人的思維對態勢數據處理產生的不確定性類似，采用不同算法的不同自動化工具系統對同樣的態勢數據，會產生不同的處理結果。這種輸入相同而輸出不同態勢生成結果不確定性的根源，產生于不同自動化工具對態勢問題所采用的不同描述抽象和實現算法。這種自動化工具的機械式數據信息處理方式增加了態勢生成的隨意性和主觀性，并增大了態勢理解的不確定性。

3 技術瓶頸對態勢生成處理的功能性影響

網絡空間戰場態勢感知必須依靠技術支撐。目前，網絡空間戰場態勢感知許多問題沒有突破性的解決手段，戰場應用受到很大限制。目前，網絡空間戰場態勢感知的關鍵技術是信息融合、人工智能、計算可視化等技術與網絡空間戰場態勢感知的結合應用，每種技術都存在應用的難點問題需要加以解決。

3.1 信息融合技術對態勢抽象功能的影響

將來自網絡空間戰場的不同傳感器產生的多信息源、多格式信息，通過采集、分析、綜合、關聯等，生成完整、準確、及時和有效的綜合信息，是戰場態勢抽象的基礎。沒有信息融合技術，這種態勢抽象無法完成。將傳統領域信息融合技術取得的成就應用于網絡空間戰場態勢感知，主要包括網絡戰場傳感器中的信息融合和態勢要素抽象處理中的信息融合。網絡戰場傳感器需要對網絡空間戰場的海量數據進行融合處理，以生成網絡空間戰場目標信息。態勢要素抽象處理既包括對傳感器發現的信息進行態勢要素分析抽象，也包括對網絡空間的各種入侵檢測、防火墻、防病毒、身份識別、預警等系統所發現的態勢異常源數據進行分析，抽象成可以反映網絡情況的態勢要素[4]。目前，信息融合技術在網絡空間戰場態勢感知中的研究應用難點包括體系結構構建、目標特征識別和大數據處理等。

3.2 人工智能技術對態勢信息處理功能的影響

人的智力創造思維對網絡空間戰場態勢感知具有決定影響作用，而計算機相比人腦具有信息處理速度和數量方面的優勢。網絡空間戰場情況復雜，態勢源數據信息處理量大，態勢生成的時效性強，特別是實時戰場態勢感知要求戰場態勢的瞬時更新生成。只有將人工智能技術運用于網絡空間戰場態勢感知，充分發揮人的智力創造思維優勢和計算機的信息處理優勢，才能開發出滿足指揮決策需要的時效性強、質量高的戰場態勢感知系統。人工智能在網絡空間戰場態勢生成的應用主要包括態勢數據挖掘、態勢知識機器學習、態勢知識庫系統、態勢描述語言理解、態勢模式識別等，其中的主要難點是態勢知識機器學習和態勢模式識別。

3.3 可視化技術對態勢展示功能的影響

可視化技術在網絡空間戰場態勢感知中具有重要地位和作用。將網絡空間戰場態勢以可視化圖形方式，形象、直觀地呈現給指揮人員，可使指揮人員清晰理解戰場態勢，便于發現本質問題、隱藏問題，利于指揮員將關注點放在作戰重心上，也便于指揮員對作戰進行思維抽象。可視化技術在網絡空間作戰態勢感知的應用主要涉及態勢計算可視化、態勢數據可視化和態勢結果描述可視化三個方面，每個方面都有許多難題需要解決。理想的網絡空間戰場態勢感知是通過可視化技術，形成從計算、數據到最后態勢結果的可視化直觀顯示。由于可視化和網絡空間戰場態勢基礎理論發展的制約，態勢計算可視化和態勢數據可視化面臨許多應用難題。即使對相對簡單的態勢結果描述可視化來說，究竟將怎樣的態勢以何種方式表示出來也面臨不少難題。

4 結 語

通過以上分析可知，在開展網絡空間戰場態勢感知系統建設時，要牢牢把握人這個最積極、最活躍因素對所產生的影響，防止出現疏忽或判斷失誤；要綜合評判網絡空間戰場各種情報、數據和信息的不確定性對客觀感知網絡空間戰場態勢產生影響的具體程度，深入研究每種技術存在的應用難點，聚力破解網絡空間戰場態勢感知的關鍵技術與網絡空間戰場態勢感知的結合應用。

[1] 高永強.網絡安全技術與應用[M].北京:人民郵電出版社,2003:205-206. GAO Yong-qiang.Network Security Technology and Application[M].Beijing:Posts and Telecom Press, 2003:205-206.

[2] 王紅梅,宗慧娟,王愛民.計算機網絡信息安全及防護策略研究[J].價值工程,2015(01):209-210. WANG Hong-mei,ZONG Hui-juan,WANG Ai-min.Computer Network Information Security and Protection Strategy Research[J].Value Engineering,2015(01):209-210.

[3] 胡世昌.計算機網絡安全隱患分析與防范措施探討[J].信息與電腦,2010(10):6-7. HU Shi-chang.Computer Network Security Risk Analysis and Preventive Measures to Explore[J].China Computer and Communication,2010(10):6-7.

[4] 王娟,張鳳荔,傅翀等.網絡態勢感知中的指標體系研究[J].計算機應用,2007,27(08):1907-1909. WANG Juan,ZHANG Feng-li,FU Chong,et al.Study on the Index System of Network Situation Awareness[J].Computer Application,2007,27(08):1907-1909.

Influence Factors of Cyberspace Battlefield Situation Awareness

YAN Li-na1, LIU Zhi-na2, KONG Xiang-ze3
(1.Xi'an Communication Institute, Xi'an Shaanxi 710106,China; 2.PLA Unit 62370,Beijing 100071,China;3.PLA Unit 61660,Beijing 100840,China)

To strengthen the construction of cyberspace battlefield situation awareness system and realtime perception of the battlefield situation, in combination of the battlefield perception with the perception mechanism, the related factors of influence on cyberspace situational awareness is studied, with focus on the analysis of human factor the decisive influence on cyberspace battlefield situation, the impact of data and information uncertainty on the situational awareness manifestations and causes, and the effects of information fusion, artificial intelligence, calculation visualization and other technical bottlenecks on the situation generating and processing, some suggestions are put forward for the application of relevant influencing factors in the cyberspace battlefield, in hope of providing a useful reference for the commanders and staff to correctly cognize and understand the cyberspace battlefield situation.

cyberspace; situational awareness; influencing factor; technical bottleneck

TN97

A

1002-0802(2016)-12-1676-04

10.3969/j.issn.1002-0802.2016.12.019

嚴麗娜（1973—），女，碩士，講師，主要研究方向為網絡安全；劉志娜（1985—），女，學士，助理工程師，主要研究方向為信息通信；孔祥澤（1986—），男，碩士，工程師，主要研究方向為網絡安全。

2016-08-13

2016-11-21 Received date:2016-08-13;Revised date:2016-11-21