砺道智库 2024-04-29 09:00 北京
联合部队季刊2024年第一季度刊登黛安·佐里和加里·凯斯勒的文章称，现代战争中的欺骗、混乱和针对弱点的现象与古代战争一样普遍存在。随着大脑显着改变观念的能力，现代社会越来越依赖技术。然而，即使技术也可能具有欺骗性。
战略家们早就认识到，海军优势和对海上资产的控制对于建立全球影响力至关重要。阿尔弗雷德·马汉(Alfred Mahan)指出，虽然海军在维护全球贸易和通讯方面发挥着重要作用，但一支小型海军部队可以通过集中力量打击对手的关键弱点来压倒一支规模大得多的海军部队。在21世纪的重大系统冲突中，对海上安全和优势的两个最持久的威胁源于实现位置信息、导航、授时和态势感知的两项技术的漏洞：全球定位系统(GPS)和自动识别系统（AIS）。
海域对美国国家安全的重要性常常被忽视。美国90%的进出口贸易通过船舶进行，海上运输系统（MTS）为国民经济贡献了5.4万亿美元，约占美国国内生产总值（GDP）的25%。MTS是一个由航道、港口、船闸、海运码头、码头和航道组成的广阔网络，为这种贸易提供了便利。与MTS类似，但在全球范围内，全球海上运输网络(GMTN)——由海港、水道、港口和码头组成的安排，占全球贸易价值的70%以上和全球贸易量的近90%——促进了全球经济。这些系统复杂且相互依存，与关键基础设施的其他方面非常相似，它们的组成部分在作为全球经济和战略安全不可或缺的组成部分方面往往被低估。
全球定位系统
世界MTS依靠四大全球导航卫星系统(GNSS)——北斗（中国）、伽利略（欧盟）、格洛纳斯（俄罗斯）和GPS（美国）——进行海上导航、路线选择和态势感知。GNSS提供位置、导航和授时(PNT)服务，不仅用于陆基、海基和空基导航，还用于关键基础设施所需的精确授时。时机的重要性怎么强调都不为过。如果GPS授时信号出现故障或严重受损，电信、金融服务、交通和配电网络等都会出现大范围故障。
GPS可以提供精确到接收器实际位置3英尺以内的定位信息。虽然在公海（所谓的蓝水）可能不需要这种精度，但在沿海地区（棕水）以及穿越霍尔木兹海峡、马六甲海峡等狭窄的咽喉要道和关键节点时，精确的PNT至关重要。巴拿马运河、博斯普鲁斯海峡、苏伊士运河。GPS是世界上使用最广泛的系统。然而，GPS存在三个漏洞：干扰、欺骗和整个系统故障。
干扰是指由于附近无线电传输的干扰，接收器无法检测到合法的GPS信号。GPS信号从海拔12,550英里的卫星以大约50瓦的功率传输。然而，到达地球表面的信号只有几分之一毫瓦。因此，恶意行为者甚至可以以几瓦的功率在GPS频率上广播信号，并压倒接收器从GPS信号获取必要的PNT信息的能力。
GPS欺骗会导致接收器在一个地方报告其位置，而实际上它在另一个地方。2012年，德克萨斯大学奥斯汀分校的一个团队首次向国土安全部展示了欺骗技术，他们向无人机发送GPS信号，导致其失去正确高度的意识。
2019年，高级防务研究中心发布了一份报告，描述了早在2016年黑海、克里米亚、俄罗斯联邦、叙利亚和其他地点发生的近9,900起GPS欺骗事件，全部与俄罗斯军方有关。
当然，整个GPS系统的破坏是最终的弱点。GPS采用超过32颗卫星组成的星座，其中29颗卫星在任何时间都在使用——系统运行至少需要24颗卫星。从设计上来说，GPS能够抵御“自然”故障。自2021年春季以来，俄罗斯总统普京多次威胁要击落许多或全部GPS卫星。GPS没有能力应对这种系统性故障。
GPS的脆弱性和威胁不仅是海事界的问题，而且影响到现代社会的各个方面。短期内并没有集中精力来补充或增强GPS。虽然GPS由美国太空部队管理，但它既是军事资产，也是民用资产，因此需要比军事解决方案更重要的解决方案。
船舶自动识别系统
GPS和其他GNSS有助于自动识别系统，这是船舶和海事当局用来维持当地船舶交通态势感知的全球系统。AIS数据由全球多个站点汇总，现已发展为提供船舶随时间移动的历史日志。AIS对于跟踪航线、基本行业情报和总体航运意识非常重要。AIS设计于20世纪90年代，主要是为了应对1989年埃克森·瓦尔迪兹号搁浅后发生的漏油事件。AIS具有几个众所周知的安全漏洞，包括缺乏发送者身份验证、消息时间戳、数据有效性验证和数据内容完整性。尽管美国所有大型军舰都配备了AIS收发器，但由于SOLAS要求中的军舰豁免，大多数收发器大部分时间都不进行广播。
AIS欺骗行为有多种目的，包括展示能力。然而，军舰广泛的欺骗行为代表着更危险的升级程度，而军舰并不总是定期广播AIS信息，这一事实加剧了这种情况。例如，AIS数据显示，英国皇家海军伊丽莎白女王号和五艘护航舰于2020年9月驶向爱尔兰海，而同期卫星图像显示，其假定位置处一片空荡荡的海洋。事实上，这六艘船不仅不在AIS轨迹所在的位置，而且当时它们甚至没有在一起，甚至可能没有真正广播AIS消息。
地缘政治风险和影响
影响和对策。当敌对国家的军舰相互靠近时，就会存在巨大的危险。当操作员可以故意改变信号情报和导航信号来歪曲事实或对事实的看法时，太空就变得更加危险；故意破坏这些系统具有挑衅性，并会产生深远的后果。干扰GPS和其他GNSS会造成导航不确定性、延误和供应链效率低下。这些干扰还可能导致沿海和近海水域、狭窄海峡以及船舶作业误差很小的国际阻塞点发生事故。虚假的AIS轨迹可能会支持恶毒的言论，损害美国盟友和合作伙伴的利益。此外，对手可以欺骗AIS，伪装成一支更强大的部队或改变船舶的航行历史。虽然网络攻击尚未引发集体防御反应或触发北约条约第5条，但这些干扰的二阶和三阶影响是不可估量的。
鉴于GPS和AIS信号很容易被欺骗，我们正处于一个特别危险的环境中。我们必须关注的是保护信息和其他必要数据的机密性、完整性、可用性、真实性、实用性和所有权。从这个角度来看，对GPS和AIS的攻击显然会影响导航和态势感知信息的多个特征。
俄罗斯在针对乌克兰的战争中使用GPS攻击，瞄准空中、火炮和其他军事系统作为通信系统（其中许多依赖GNSS进行授时）。据报道，俄罗斯的干扰有时非常激烈，以至于干扰了俄罗斯自己的系统。在导航方面，俄罗斯可以使用Chayka地面电子导航系统，作为GLONASS和其他GNSS的备份。
现在，大多数GPS干扰/欺骗缓解策略都是短期的即兴发挥。例如，许多商用GNSS接收器可以检测到主星座上的传入信号何时出现虚假信号。在某些情况下，接收器可以切换到备用GNSS星座。然而，GPS没有可用的备份或增强功能。在GPS广泛普及和使用之前，美国和国际海事界依赖远程导航(LORAN)陆地导航系统。
结论
在过去的六年里，对GPS和AIS信息的干扰和欺骗已经从简单的能力展示升级为真正危险的情况，在这种情况下，误解可能会引发重大冲突。攻击面变得越来越普遍，对军事装备的攻击可以通过非军事媒介进行。美国国防界可以通过多种方式缓解其系统中的漏洞。
培训和意识可以使军事和商业海员意识到系统的弱点。海事运营商和驾驶台官员应了解船上的信息和操作技术系统以及它们之间的各种互连方式和交互方式。具有信息安全意识的官员以及船上检测系统应集成到海事人员和管理系统中。导航和驾驶台人员必须能够确定自动化系统显示的信息何时可疑，并且必须拥有独立的方法来验证这些系统。此外，天体导航技术以及惯性和双曲系统科学需要纳入航海从业者的课程中。此外，海上海军演习需要包括GNSS和AIS被敌军干扰的场景，并测试演习人员在没有现有技术的情况下如何应对。演习还应结合测试网络防御者的创新能力以及主动瞄准敌人的能力的机会。
接下来，立法者和资助机构必须相信，如果短期内不解决GPS和AIS的漏洞，对国家安全的威胁是合理的，而且可能是灾难性的。
