無人機組網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與網(wǎng)絡(luò)對抗應(yīng)對之策

魏世澤

摘要：隨著科技的發(fā)展，人們對未知領(lǐng)域的探索也拉開帷幕，面對著高風(fēng)險、高強度的任務(wù)，人們開始用無人機代替載人飛機執(zhí)行任務(wù)，這也是大勢所趨，形勢所迫。無人機實際上是一種由無線電遙控控制的設(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：無人機；網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；應(yīng)對策略

軍用無人機集預(yù)警探測、情報偵察、精確火力、編隊協(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)爭中發(fā)揮出越來越重要的作用，并顯示出良好的應(yīng)用前景，為世界各國所重視。目前，無人機在民用和軍事領(lǐng)域發(fā)展都十分迅速，在一些科技發(fā)達的國家已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。而網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)對抗作為信息化戰(zhàn)爭中的重要力量，將在反無人機行動中發(fā)揮利刃般重要作用，同時對反恐維穩(wěn)等非戰(zhàn)爭軍事行動中應(yīng)對恐怖組織等利用無人機進行突襲提供了有效的應(yīng)對措施。

一、無人機組網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

單架無人機的效能是是微乎其微的，無人機群只有通過網(wǎng)絡(luò)化，與整個戰(zhàn)場無線網(wǎng)絡(luò)緊密相連，才能產(chǎn)生強大的戰(zhàn)斗力，也即“1+1>2”效果。

（一）網(wǎng)絡(luò)化無人機系統(tǒng)組成

主控制站、發(fā)射回收控制站、通信系統(tǒng)和若干無人機等部分共同組成了中遠程網(wǎng)絡(luò)化無人機系統(tǒng)，主控制系統(tǒng)主要負責(zé)控制無人機到達預(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)負責(zé)引導(dǎo)無人機的起降。無人機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)裝備多架無人機，通過移動自組網(wǎng)（Ad-Hoc，點對點）進行互聯(lián)，可由主控站同時控制。通信系統(tǒng)負責(zé)將地面遙控信號傳輸給無人機，將無人機飛行參數(shù)傳感器獲取的遙測信息和機載任務(wù)傳感器獲取的任務(wù)信息傳輸?shù)街骺卣尽o人機無需地面固定基站的信號處理和轉(zhuǎn)發(fā)，即可實現(xiàn)信息共享。

（二）組網(wǎng)無人機群的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)

無人機組網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)與移動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“分級結(jié)構(gòu)”。其優(yōu)點在于路由選擇是由網(wǎng)絡(luò)中的少量的節(jié)點（簇頭）來完成，既減少了節(jié)點間的網(wǎng)絡(luò)信息交換，又克服了路由控制過于集中的缺點，非常適合對網(wǎng)絡(luò)抗毀性能要求很高的無人機組網(wǎng)。組網(wǎng)無人機群的網(wǎng)絡(luò)是3層分級的拓撲結(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人機為核心的空中信息轉(zhuǎn)發(fā)平臺，無人機群位于一定范圍內(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，各類戰(zhàn)術(shù)無線電網(wǎng)絡(luò)應(yīng)與地面千瓦網(wǎng)無縫連接，充分利用地面千瓦網(wǎng)的傳輸能力，支持各類地面作戰(zhàn)單位的通信。

（三）無人機中的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)

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

二、網(wǎng)絡(luò)對抗的應(yīng)對策略

（一）對無人機組網(wǎng)的攻擊

無人機組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)并非天衣無縫、無懈可擊的，也不可避免地存在技術(shù)“弱點”。

這是因為在實戰(zhàn)過程中，網(wǎng)絡(luò)通信和指揮傳輸必須采用無線方式，才能適應(yīng)“動中通”的作戰(zhàn)需要。

采用無線傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)信號不可避免的暴露在開放的電磁空間中，這就為對方實施網(wǎng)絡(luò)電磁一體攻擊打開了“易受攻擊窗口”。

此外，敵無人機主要依靠機載電子偵察設(shè)備進行實時偵察。無人機電子設(shè)備實時識別真假目標的能力有限。鑒于這些特點，我們可以在戰(zhàn)時采用“偽裝欺騙”戰(zhàn)術(shù)。首先，利用敵方雷達、微波中繼站和網(wǎng)絡(luò)處理節(jié)點接入敵方網(wǎng)絡(luò)。然后，根據(jù)各種目標的暴露特性，分析了無人機攜帶的各種偵察裝備的特點及其發(fā)現(xiàn)目標的能力。我們應(yīng)該充分利用新的偽裝技術(shù)，偽裝設(shè)備，偽裝，掩護我們重要的軍事設(shè)施，導(dǎo)彈發(fā)射陣地等，以達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人機，則可以在敵機的飛行軌跡上設(shè)置諸如假雷達和假電磁輻射源的目標，以欺騙他們攻擊假目標并消耗敵人的反輻射無人機。

（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)議十分簡單，因此對來自ad-hoc網(wǎng)絡(luò)的路由選擇的攻擊有時敏感。以下討論幾種對傳感器網(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

對路由協(xié)議最直接的攻擊是針對節(jié)點間交換的路由信息。通過欺騙，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，延長或縮短源代碼路由，產(chǎn)生虛假的錯誤報文，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)點將忠實地轉(zhuǎn)發(fā)得到的報文。在此類攻擊中，惡意節(jié)點拒絕轉(zhuǎn)發(fā)可靠的消息，并可能完全丟棄這些消息，以確保它們不會進一步傳播。這種攻擊的簡單形式是：惡意節(jié)點像黑洞一樣拒絕傳送它遇見的每個分組。但是，這樣的攻擊者可能會讓相鄰的節(jié)點斷定他失敗了，并決定尋找另一條路由。更巧妙的攻擊形式是當入侵者選擇性地發(fā)送分組時的攻擊。入侵者熱衷于隱藏或修改從很少節(jié)點處傳來的分組的源地址，并能可靠地轉(zhuǎn)發(fā)剩余的通信量，進而限制對他的不正當行為的懷疑。當人侵者已經(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付的：一個攻擊者偷聽經(jīng)過相鄰節(jié)點的一個數(shù)據(jù)流，因為阻塞能選擇性向前轉(zhuǎn)發(fā)或在每個感興趣的傳送包上引起沖突。例如：在一個網(wǎng)絡(luò)里每對相鄰的節(jié)點用唯—密鑰初始化跳頻或者傳播擴頻通信，對一個敵手來說發(fā)動類似的攻擊是非常困難的。

3、Sybil 攻擊

在sybil攻擊里，一個節(jié)點可以為網(wǎng)絡(luò)中的其他節(jié)點提供多個身份。Sybil 攻擊能明顯降低容錯技術(shù)模式的效果，比如：分配存儲器、多路徑路由選擇及拓撲維修。副本、存儲器分區(qū)或多路由能利用入侵者提供的多重身份拆分節(jié)點。Sybil攻擊對GRP（地理路由選擇協(xié)議）也會造成嚴重威脅。位置感知路由選擇（Locationaware routing通常 要求節(jié)點與它們的鄰居交換坐標信息，以尋址有效的地理路由數(shù)據(jù)包，期望節(jié)點接受來自每個鄰居的一系列坐標中的一個。但是利用sybil攻擊，入侵者可以“同時出現(xiàn)在多個位置”。

三、結(jié)束語

新的戰(zhàn)爭形態(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，無人機正是現(xiàn)代高科技條件下催生出的新型戰(zhàn)爭武器；另一方面，新型武器裝備又將影響戰(zhàn)爭形態(tài)，無人機正以其特有的戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)特點改變著戰(zhàn)爭形態(tài)。未來的戰(zhàn)場將是無人機大顯身手的舞臺。為了能在未來高技術(shù)局部戰(zhàn)爭中爭取主動，認真研究反無人機戰(zhàn)法，對加強我軍軍事斗爭準備有著極其重要的意義。

參考文獻

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（作者單位：國防科技大學(xué)）