劉 棟,尹 晗,胡春卉
(中電科網絡空間安全研究院,北京 100085)
2020 年7 月14 日,我國外交部宣布,因美國同意向臺灣提供“愛國者-3”導彈重新認證的設備與技術,將對此主承包商洛克希德·馬丁公司(Lockheed Martin Corp,以下簡稱“洛馬”)實施制裁。受到制裁的洛馬總部位于美國馬里蘭州的貝塞斯達,是一家擁有悠久歷史的“百年老店”,它以航空工業起家,以美國國家安全需求為牽引,逐漸成長為擁有11 萬名員工、業務能力覆蓋全作戰域的世界最大軍工集團。特別是伴隨網絡時代的來臨和新安全威脅的涌現,洛馬加大網絡空間作戰技術的研發力度和資金投入,為美國加強網絡國防能力建設,謀求網絡空間優勢鑄劍護航。
洛馬的歷史最早可追溯至1912 年,以飛機制造起家,其最初發展沿著洛克希德公司和格倫·馬丁公司兩條脈絡并行,1995 年洛克希德公司和馬丁·瑪麗埃塔公司合并,正式形成今天的洛馬。洛馬在網絡軍工領域底蘊深厚,甚至在“網絡空間”概念未明確界定之前就已經開始從事相關工作。例如,20 世紀80 年代,馬丁·瑪麗埃塔公司參與到對空中交通管制系統的管理和集成升級等IT 服務工作[1],就是洛馬網絡軍工產業的早期實踐。隨著網絡時代的到來,洛馬的網絡軍工產業在業務重組和外部刺激的雙重驅動下逐步成型。
洛馬的兩次重大業務重組奠定了自身在網絡軍工領域的重要地位。第一次重組發生于1995 年,洛克希德公司和馬丁·瑪麗埃塔公司的合并,此舉整合了兩家公司的信息和技術服務部門,使洛馬成為美國政府最大的IT 服務、系統集成和培訓供應商[1]。第二次重組發生于2016 年,將民用信息系統開發和網絡安全業務售出,僅保留C4ISR 和政府網絡項目等網絡軍工業務,使洛馬將主要資源和精力服務于軍方和情報部門客戶,進一步增強了網絡軍工的實力。
新世紀以來洛馬經歷的三次外部刺激為網絡軍工業務發展指明了方向。一是21 世紀初美國國防部長拉姆斯菲爾德倡導的新軍事改革,其“網絡中心戰”的指導思想推動洛馬大力發展網絡化指揮控制系統、武器平臺互聯互通的解決方案等網絡軍工業務。二是2003 年洛馬信息系統遭遇高級持續威脅(APT)攻擊,推動洛馬于次年組建網絡防御組織“計算機事件響應小組”,創新性地提出“網絡殺傷鏈”模型等方案,奠定在全球網絡安全領域的領先地位。三是2009 年美國網絡空間司令部的成立及發展壯大,提出了網絡空間作戰基礎設施、網電武器系統、多域作戰等新需求,在21 世紀的第二個十年里為洛馬明確了發展方向。
目前,洛馬的網絡軍工產品與服務主要包括四類:一是網絡安全技術與服務,如“網絡殺傷鏈”模型、“網絡彈性等級”模型等。二是網電作戰裝備,如Henosis 網絡空間作戰平臺原型、“沉默烏鴉”(Silent Crow)網電武器系統等。三是指控系統與跨域解決方案,如集成反導裝備的“指揮控制戰斗管理與通信”系統、軟件定義的SmartSat 衛星等。四是網絡空間相關技術服務,如實現飛機、地面設備數據共享的“愛因斯坦盒子”、國家網絡空間靶場建設以及為國防部網絡犯罪中心提供服務等。
目前,洛馬已經在網絡軍工產業建立了全譜能力,在理論、裝備、技術、服務等諸多領域開發出一批創新成果。
一是首創與APT 動態博弈的“網絡殺傷鏈”(Cyber Kill Chain)模型?!熬W絡殺傷鏈”模型用于描述網絡攻擊者達成目標必須完成的流程活動,以及網絡防御者采取的針對性防御措施[2]。其創新具有三方面特點:一是在威脅認知上,以新涌現的APT 為防范重點,創造性地以入侵者視角將APT 攻擊分解為偵察、武器構建、載荷投送、漏洞利用、安裝植入、指揮控制和目標達成七個關聯環節,并斷定斬斷任何環節即可阻止網絡攻擊。在態勢分析上,堅持基于網絡威脅情報的態勢分析方法,通過跨部門、跨組織的情報共享,實時掌握APT 的動態,扭轉“敵暗我明”的傳統網絡態勢,為威脅反制提供了預警性、行動性情報。在對抗措施上,揚棄在網絡邊緣和關口被動死守的防御機制,針對殺傷鏈的不同環節采取不同的防御措施,形成多層次、大縱深的動態防御機制?!熬W絡殺傷鏈”模型具有顛覆性意義,受到全球網絡安全界的熱捧,不但成為美國國防部的“網絡安全殺傷鏈”、高德納公司的“攻擊鏈”等網絡安全理論的基礎,而且在2017 年被美國國土安全部用于分析俄羅斯對美國大選的干涉活動。
二是開發檢測系統裝備網絡安全的“網絡彈性等級”(Cyber Resiliency Level)模型?!熬W絡彈性等級”模型是一種基于風險的評估武器、任務和訓練系統網絡彈性成熟度的方法。該模型以美國國防部最關注的六個方面網絡安全問題作為評估對象,包括可見度、網絡衛生、需求、測試和評估、架構、信息共享,為每個評估對象設置四個成熟度等級,即臨時級(CRL?1)、管理級(CRL?2)、優化級(CRL?3)和自適應級(CRL?4)。[3]其創新主要體現在三個方面:一是網絡彈性評估涵蓋裝備系統采辦的全生命周期,貫穿建議、規劃、需求、設計、開發、測試、部署和運維各個階段,能夠確定在用和未來計劃開發的武器系統的網絡彈性。二是支持國家標準與技術局的風險評估流程、國防部的網絡桌面推演等多種風險評估方法確定裝備系統網絡風險。三是為裝備系統的利益相關者制定應對風險的最佳方案,從而將有限的資源用于解決最急迫的風險。洛馬首席網絡架構師艾森·普查迪表示,該模型提供了可重復應用的流程,在裝備系統項目的全生命周期不斷應對和減輕威脅。
一是研發整合網絡空間作戰能力的Henosis平臺。Henosis 統一平臺于2018 年推出,是一個一體化網絡任務系統,用于競標美軍統一平臺(United Platform)采購合同。一方面,該平臺提供了指揮控制戰斗管理的可視化工具,支持用戶遂行進攻性和防御性網絡空間作戰行動,以及網絡空間情報、監視與偵察行動。另一方面,該平臺操作簡單,支持任何專業、經驗水平的人員利用共享的任務數據和情報制定網絡空間作戰計劃,并可根據任務需要開發專用應用程序以執行特定任務。目前,洛馬作為分包商之一正在參與統一平臺的建設,有可能已將Henosis 相關技術應用其中。
二是秉承傳統優勢生產更新電子戰裝備。洛馬一直是美軍電子戰裝備的主要供應商,半個多世紀以來為各軍種提供了超過7800 套電子戰裝備。近年來,為滿足美軍大國競爭的需要,洛馬加強了電子戰裝備的研發生產。一方面,針對勢均力敵對手的“反介入/區域拒止”能力開發反制裝備。例如,針對海戰場巡航導彈威脅,洛馬對美國海軍艦載電子戰裝備AN/SLQ-32 的天線、接收器和作戰系統接口進行了升級,并研發搭載于海軍MH-60 直升機上的AN/ALQ-248 電子戰吊艙,形成艦載與舷外(Off-board)電子戰裝備協同應對巡航導彈攻擊的新模式。另一方面,注重利用人工智能等新技術提升裝備性能。最具代表性的是“行為學習自適應電子戰”(BLADE)項目,其通過新算法對新的無線電威脅進行探測和描述,動態形成對抗措施,并根據威脅變化提供精準的毀傷評估,實現了裝備的自適應學習。
三是按照“頻譜聚合”(Spectrum Convergence)理念發展網電融合的新型作戰系統。為適應網絡空間作戰與電子戰能力一體運用的要求,洛馬按照“頻譜聚合”的理念開發出“沉默烏鴉”網電武器系統,該系統具備電子支援、電子攻擊和網絡作戰等多種能力,還可以利用機器學習算法對發現的敵方信號進行分析,并迅速形成有效的對抗措施,從而支持美軍破壞、拒止、降級、欺騙和摧毀敵方的電子系統[4]。同時,該系統具有開放式架構,可搭載于MQ-1C“灰鷹”、RQ-7“影子”無人機,以及地面車輛等不同的平臺。洛馬高管迪恩·威爾古茲表示,“沉默烏鴉”是網電作戰系統的新發展,具有可擴展、低成本的特點,能夠幫助美軍壓制對手的技術進步,有效支持聯合、全域作戰。
一是牽頭開展系統集成,推動不同承包商的裝備兼容互聯?,F代化的武器系統往往由不同承包商生產的部件組成,很容易造成兼容性問題。洛馬一直是系統集成領域的領導者,并將其優勢延伸至網絡軍工領域。例如,美國國防高級研究計劃局正在開展的“黑杰克”項目(Project Blackjack)計劃建立由20 顆近地軌道衛星組成的天基網絡,但每顆衛星的總線、載荷和數據處理系統Pit Boss 都由不同的承包商提供,最關鍵的Pit Boss 系統就涉及科學系統公司、SEAKR 工程公司和BAE 系統公司。為此,洛馬將設計、管理和測試技術接口,實現總線、有效載荷及Pit Boss 的集成,確保不同的任務載荷在衛星上“即插即用”。
二是開發指控信息系統,支持多域武器裝備的互聯與協同。指控信息系統是作戰人員增強態勢感知能力、有效發揮整體戰斗力的重要支撐。洛馬長期致力于將分散部署的多域裝備編織成一體化的指揮控制網絡,其最具代表性的產品是美軍全球一體化彈道導彈防御系統的神經中樞——“指揮、控制、戰斗管理與通信”系統[5]。一方面,該系統以開放式架構將“薩德”“宙斯盾”“天基紅外系統衛星”等陸、海、空、天多域反導傳感器和武器平臺整合,實現了跨戰略、戰役和戰術層面的導彈發現、打擊管理與交戰控制。另一方面,該系統實現了多源偵察數據的自動化融合,形成了供各級決策者使用的單一、近實時通用態勢圖,為偵察和打擊提供決策支撐。此外,該系統以網絡中心的方式組織行動,通過建模仿真、算法分析等方式,為決策者提供最優化的交戰方案和交戰順序,針對不同飛行階段的導彈運用最有效的武器進行攔截,實現無縫分層的導彈防御。
三是研發測試“智能衛星”(SmartSat),探索太空、網絡空間等新興領域的融合應用之路。SmartSat 是一種軟件定義的衛星架構,其支撐的衛星具有多任務部署、數據分析、太空組網和網絡防御等功能,實現了網絡與太空技術的有機融合。在任務部署上,SmartSat 改變了傳統衛星入軌后功能任務固定不變的現狀,用戶可通過SmartSat 應用程序商店推送、安裝不同的應用程序,為衛星調整任務。在數據分析上,SmartSat 賦能的衛星配備高功率、抗輻射的星載計算機,并利用虛擬機技術和多核處理器,使一臺計算機同時虛擬運行多個服務器,最大限度地利用內存,提高了在軌衛星的數據處理能力,優化了對地傳輸數據的數量和質量。在太空組網上,基于SmartSat 建造的“小馬快遞1 號”衛星(Pony Express 1)支持星間自適應網狀(Mesh)通信,可共享不同衛星的信息處理能力,并利用其它衛星上的傳感器開展定制化任務。在網絡防御上,SmartSat 賦能的衛星具有更準確的網絡故障分析能力、更快的模塊重置速度,抗毀傷能力大大增強;同時,其具有自主檢測和防御網絡威脅的能力,并能夠定期更新星載網絡防御軟件以應對新的威脅?;谝陨瞎δ?,美軍很可能會利用SmartSat 技術建立由低軌衛星組成的天基傳感器網絡應對超高音速飛行器的威脅。
一是建設運維國家網絡空間靶場,支持美國網絡部隊練兵備戰。國家網絡空間靶場由洛馬設計、開發和運維,其通過虛擬環境來模擬真實的敵我網絡系統,為人員訓練、演習、戰術/技術/規程開發,以及網絡攻防和武器效能評估提供了支撐,確保美軍網絡部隊的實戰化訓練。與此同時,洛馬緊跟網絡空間的動態變化,積極推動國家網絡空間靶場發展演進與現實同步。2018 年,洛馬開始對國家網絡空間靶場升級,使其能夠研究和演示最新型的網絡病毒和惡意代碼,評估最先進的網絡攻防技術,測試新的網絡協議、衛星和射頻通信系統以及戰術機動通信和海事通信系統。
二是攻研跨域解決方案,助推武器平臺的數據共享。洛馬多年來一直致力于通過跨域解決方案實現不同武器平臺的數據共享,并取得了重大進展。例如,洛馬開發出“企業級開放系統架構任務計算機2”(Enterprise Open System Architecture Mission Computer 2,EMC2),也被稱為“愛因斯坦盒子”(Einstein Box),其搭載于不同的作戰平臺之上,可保證不同戰術數據鏈傳輸的兼容性,實現平臺之間的互聯互通。2019 年的“動亂項目”演示中,在EMC2 的支持下,F-35 戰斗機與U-2 偵察機之間建成了多級安全機制保護的數據通道,使F-35 傳感器偵獲的來襲導彈數據,經U-2 中繼,傳輸至多域地面站支持打擊決策,這不僅擴大了F-35 敏感數據的共享范圍,而且使反導殺傷鏈的時間從分鐘級降至秒級。
三是拓展網絡安全服務,為軍隊和政府提供網絡威脅情報支援。隨著網絡威脅的加劇,美國政府和軍隊相關部門越來越依賴洛馬在網絡安全領域的經驗、技術和專家開展安全服務。例如,洛馬自2012 年起為國防部網絡犯罪中心提供網絡安全服務,包括數字和多媒體取證檢查、分析、開發、測試和評估,信息技術和網絡分析服務,以及網絡威脅情報;洛馬2014 年通過了國家安全局“網絡事件響應援助”認證,有資格為美國國防部、情報界和其它政府部門提供入侵檢測、事件響應、漏洞評估和滲透測試等網絡安全服務。由此可見,洛馬已經成為美國國家網絡防御體系的重要一員。
“適應性創新”(Adaptive Innovation)是洛馬保持技術領先、贏得市場競爭的指導思想,其內涵包括了解技術環境、認清客戶需求和利用外部技術。在網絡軍工領域,洛馬主要通過四條路徑踐行“適應性創新”。
洛馬倡導“有目標的創新”,堅持把需求作為基本出發點,致力于應對緊迫的網絡安全威脅,解決作戰的網絡支撐問題,積極開展應用導向的理論與技術創新。
一方面,持續接觸網絡安全威脅,在實戰中創新解決方案。作為全球最大的防務承包商,洛馬一直是網絡攻擊和竊密的重點目標,但它化“?!睘椤皺C”,對遭遇的網絡攻擊數據和樣本進行深入分析,持續了解入侵者的攻擊思路和戰術/技術/規程,并運用建模仿真開發有效的應對方案,“網絡殺傷鏈”模型就是典型代表。在此基礎上,洛馬再將相關的網絡安全工具、服務和培訓推廣至美國及其盟國的軍、政、商部門,并與客戶進行數據共享,同時,洛馬還在美國本土、英國和澳大利亞設立了安全情報中心(Security Intelligence Center,SIC),實時監控、應對重大網絡安全事件,擴大了樣本數據的來源,使洛馬在實戰中創新網絡安全解決方案。
另一方面,主動順應美軍作戰變化,根據需求開發網電系統。當美軍根據對手的新變化、作戰環境的新特點以及軍事行動的新要求,提出裝備系統需求時,洛馬會根據自身的技術積累,提出滿足需求的裝備系統概念和技術解決方案。例如,隨著美軍日益重視勢均力敵的競爭對手,強調網絡空間作戰、電子戰和信號情報等活動一體運用,洛馬主動求變,于2018 年整合內部業務組建“頻譜聚合”部門,按照開放、標準的體系架構和敏捷交付的要求,開發出“沉默烏鴉”網電武器系統,以及集成了網絡、電子戰和信號情報功能的“地面層系統”(Terrestrial Layer System)原型。對此,洛馬高管迪恩·威爾古茲表示,洛馬根據戰場變化進行了業務重組,以提供最有效的武器裝備,并能夠像初創企業一樣按照敏捷交付的模式快速滿足市場需求、支持作戰人員。
演習演練是洛馬檢驗研發成果的試金石,也是校正創新方向、發現商業新需求的重要契機。多年來,洛馬通過自主設計演訓和軍企合作演訓為技術創新提供動力和支持。
在自主設計上,洛馬專門在位于弗吉尼亞州薩??说膭撔轮行慕⒆烂嫱蒲莺蛻馉幠M環境,通過不斷的演習演練為創新提供支持。例如,洛馬于2017 年至2018 年先后在創新中心舉辦了四次多域指揮控制演習,驗證了其多域同步效果工具(MDSET)等多域作戰規劃系統,探索了利用人工智能、自動化、開放系統架構等創新技術融合空、天、網資產的方案,并發現了改進作戰流程、修訂作戰概念及提升相關技術的商機。這不僅為美軍多域作戰的發展提供了參考依據,而且有助于洛馬推進理念與技術創新,為爭取和擴大網絡軍工領域的訂單創造條件。
在軍企合作上,洛馬與美軍建立了緊密的合作關系,定期共同舉辦演練活動持續推進相關技術方案的創新發展。例如,自2013 年起,洛馬每年都要與美國空軍聯合舉辦實驗和演練活動,檢驗開放系統架構(Open System Architecture,OSA)在空中作戰平臺對外互聯和數據共享方面的應用效果,技術成果已經從最初解決F-22 和F-35 不同的五代機之間數據共享,迭代至解決五代機、四代機、衛星、地面站之間的多域數據共享。與此同時,洛馬還參與美軍的實兵演習,直接檢驗創新成果。以其開發的“可信管理者”(Trusted Manager,TMAN)多級安全情報共享系統為例,該系統經歷過美盟“帝國挑戰”、美國空軍“紅旗”等著名的實兵對抗演習的檢驗,得到了美國國防情報局的認證,廣泛應用于美軍和情報界。
為系統推進網絡空間領域科技創新,確保新成果新應用的持續輸出,洛馬構建了由三類科研機構組成的網絡軍工創新集群:一是網絡安全研究機構,包括下一代網絡創新與技術中 心(NexGen Cyber Innovation and Technology Center)、無線網絡安全中心(Wireless Cyber Security Center)等,其專注于網絡安全領域的威脅發現、能力建設和原型開發。二是綜合性技術研究機構,包括創新中心(Center for Innovation)、先進技術實驗室(Advanced Technology Laboratories)等,這些機構根據科技發展趨勢開展多領域前沿探索,發展應用技術,推進原型系統驗證,網絡空間技術是其關注的重點。三是應用裝備研究機構,包括臭鼬工廠、先進技術中心(Advanced Technology Center)等,這些機構是空中、太空作戰平臺的研發部門,但裝備之間的互聯互通需求促使其日益重視網絡技術創新。
這些科研機構背靠洛馬的優質資源,面向政府軍隊的現實需求與網絡空間領域的緊迫問題,以開放、靈活和實用的精神追逐前沿理論和新興技術。首先,堅持開放的運行模式,兼收并蓄多源思想與成果。例如,下一代網絡創新與技術中心、先進技術實驗室都主張吸收多源思想,加強與客戶、合作伙伴合作,通過整合內外技術迅速形成成果原型,大幅提高了創新方案的交付速度。其次,堅持靈活的組織體制,擺脫“大公司病”對創新的羈絆。例如,臭鼬工廠堅持研發團隊自治的原則,由項目經理負責制、小團隊扁平化的靈活體制,取代了大企業中廣泛存在的多頭管理、層層審批等弊端,為創新提供了組織保障?!俺赭S之父”約翰·凱利將其總結為,“集中一些優秀的人,以最少的開支,盡可能用最簡單、最直接的方法來研究和生產新產品”。第三,堅持實用的創新導向,依托企業資源對創新思想和方案進行驗證轉化。創新只有解決客戶的問題才具有實際意義。洛馬以創新中心為節點搭建物理與虛擬環境,聯通公司各實驗室、研究中心和工程設施的資源,對創新思想和方案的可行性進行驗證,確保創新成果能夠解決客戶實踐中遇到的重大復雜問題。
一是關注扶持小企業尋找網絡空間前沿技術。洛馬將小企業作為網絡空間前沿技術的重要來源,通過技術引進、風險投資和企業并購等方式獲取創新技術。一方面,直接從小企業引進新技術,以開發創新方案。例如,洛馬是首家采用區塊鏈技術的國防承包商,其從2015年開始與區塊鏈公司Guardtime Federal 合作,將該公司的區塊鏈工具融入飛機軟件的研究、設計、開發、制造、集成和維護的全生命周期,有效解決飛機軟件供應鏈的數據完整性問題,確保推出的各類飛機免受網絡安全問題的影響。另一方面,建立“洛克希德·馬丁風險投資基金”(Lockheed Martin Ventures),每年可動用資金達2 億美元,對網絡安全、現代通信、人工智能及其他開發顛覆性前沿技術的初創企業進行戰略投資,并將其成果“為我所用”。例如,洛馬于2015 年對以色列網絡安全初創公司Cybereason 進行投資,并將自身的威脅情報資源、情報分析服務與Cybereason 公司的終端檢測能力相結合,推出一款名為“智慧”(Wisdom)的終端檢測與響應平臺,被譽為打擊APT 的“三合一必殺利器”。此外,洛馬還將并購作為獲取相關網絡空間技術的重要途徑。2014 年,洛馬并購了當時的工控系統安全公司工業防御者(Industrial Defender),利用該公司開發的自動系統管理器(Automation Systems Manager)提供關鍵基礎設施防護服務。
二是成立參與產業聯盟共同解決網絡空間領域的重大問題。洛馬秉持開放共贏的思路,成立或參與眾多產業聯盟,與公私伙伴共同就網絡空間安全和能力發展進行理論探討、技術研究和需求交流。其成立或參與的產業聯盟主要分為三類:第一類是洛馬主導的技術創新集團,最典型的是2009 年成立的“洛克希德·馬丁網絡安全聯盟”(Lockheed Martin Cyber Security Alliance),囊括微軟、思科、英特爾、RSA、火眼等全球著名的信息技術與網絡安全公司。作為“盟主”,洛馬開放其下一代網絡創新與技術中心,為聯盟成員提供快速開發創新能力的敏捷環境,同時,下一代網絡創新與技術中心還模擬客戶的網絡環境,支持網絡攻擊和防御測試,以提高解決方案開發的速度、創新水平和安全性能。第二類是政府與企業合作成立的論壇性組織,如情報與國家安全聯盟(INSA)、國家網絡安全聯盟(NCSA)等,洛馬通過此類組織與客戶、同行溝通需求、交流項目進展,發現新技術和商業機遇。第三類是企業間的技術與信息合作平臺,典型代表是洛馬參與創立的太空信息共享與分析中心(Space Information Sharing and Analysis Center),試圖通過全球太空行業合作來開發創新方法,以提升太空資產網絡彈性,增強化解太空網絡威脅的能力,同時,作為信息交流平臺,加強政府相關部門與企業的網絡威脅情報共享。
三是組織技術挑戰賽,通過“社會智慧”征集創新方案。組織帶有獎金的競賽活動是洛馬促進網絡空間等領域科技創新的重要形式,是一種調動“社會智慧”解決技術障礙與挑戰的創新途徑。洛馬舉辦的著名技術競賽既有類似“網絡探尋”的專業性網絡競賽,也有涵蓋網絡空間領域的“創新未來”“阿爾法試驗”等綜合性競賽。這些競賽不僅可以激發公司“內部創業者”的企業家精神,鼓勵其大膽的將創新靈感轉化落地,更為重要的是可以從全球中小企業、科研機構甚至個人手中發現創新方案。2012 年的“創新未來”挑戰賽吸引了全球130多個國家的數千科研人員參與,為洛馬網絡安全研發工作提供了重要的技術支撐。
強國必先強軍,強軍必先強軍工企業。作為世界頂尖軍工企業,洛馬的發展實踐預示著,未來的戰爭形態必然是網絡化、信息化、智能化的全域對抗。為此,我國的軍工企業要堅持“強軍首責”的定位,緊貼部隊網絡化戰爭條件下的全方位需求大力開展自主技術創新,推進我國網絡軍工的跨越式發展,為建設“網絡強國”,打造世界一流軍隊做出貢獻。