基于大數據、云計算的信息對抗體系設想

王 琦, 楊會軍

( 中國航天科工集團8511研究所，江蘇 南京 210007)

·技術前沿·

基于大數據、云計算的信息對抗體系設想

王 琦, 楊會軍

( 中國航天科工集團8511研究所，江蘇 南京 210007)

信息對抗體系建設是適應現代信息化作戰的必由之路。探討了大數據、云計算的信息對抗體系建設的基本概念、組成構架、建設內容，最后給出建設實施的幾項建議。

大數據；云計算；信息對抗；體系

0 引言

信息對抗技術發展的最終目的就是通過擴展己方感知能力并抑制對方感知能力而形成作戰的“單向信息透明”優勢，同時通過信息優勢獲取作戰勝利。信息對抗能力的優劣在當今作戰中起到決定性作用。

現有信息對抗系統在功能、能力和作戰使用方式等方面暴露出越來越多的問題：單裝功能單一、互操作性差、缺乏融合協同、作戰使用模式缺乏靈活性等不足，一言概之，缺乏體系作戰發展規劃[1]。面對未來任務挑戰，現有的任何單一信息裝備或多種信息對抗裝備的功能疊加已不能滿足需要,體系化的綜合對抗不可避免。于是,在作戰平臺信息化程度不斷提高的情況下,發展新一代信息對抗體系對抗成為提高戰斗力的一種必然選擇。

目前，云計算與大數據等技術的快速發展給傳統信息對抗帶來了挑戰與機遇。不立足未來，不謀求物理、信息、作戰域上的革命性體系重構，就難以在軍事電子技術上真正實現突破與超越。以大數據為特征的信息系統一體化是軍事電子系統的重大發展趨勢，也將成為軍事電子系統最具潛力、最為徹底的技術變革方向。以基于大數據、云計算先進理念構建下一代對抗體系成為了一種新的解決思路。本文就此議題作一些探討并提出后續發展建議。

1 概念與內涵

1.1 大數據[2]

“大數據”是近兩年來的一個熱門話題，維基百科對于大數據的定義是：無法在一定時間內用常規軟件工具對其內容進行抓取管理和處理的數據集合。大數據的意義并不在于大容量、種類多等特征，而在于如何對數據進行管理和分析，以及因此而發掘出的價值。

信息對抗中的大數據具有以下幾個特點：

1)具有不同尺度特性。數據在不同觀察層次遵循的規律和體現出的特性不盡相同。在尺度維上，表達了數據由細至粗多比例尺或多分辨率的幾何變換過程。尺度越小，對目標表達越精細、越微觀；尺度越大，對目標表達越概括、越宏觀，利用該特性可以探究目標信息在泛化和細化過程中所反映出的特性漸變規律。

2)數據巨大，分布式存儲。分布在不同信息平臺的海量數據常使一些算法因難度和效率或計算量過大而無法實施，因此要克服由海量數據的分布式存儲帶來的困難，發展云計算模式并研究新的高效算法。

3)目標空間屬性的非線性關系。它是數據庫系統復雜性的重要標志，反映了系統內部相互作用的復雜關系和機制。

4)目標維數的增加和數據類型的復雜。目標對象的屬性增加極為迅速，如在偵察領域，由于傳感器技術的飛速發展，波段的數量由幾個增加到幾十甚至上百個。如何從幾十甚至幾百維空間中挖掘數據，發現知識，成為研究的又一個難點。

5)目標信息的模糊性和不確定性。模糊性和不確定性幾乎存在于各類數據中，如目標位置的不確定性，目標對象關系的模糊性以及模糊的屬性值等。

6)數據的缺失。數據的缺失是由于不可抗拒的外力使數據無法獲取或丟失。如何對丟失的數據進行恢復并估計數據的固有分布屬性，成為解決數據復雜性的難點之一。

基于大數據的信息對抗需要在數據庫的基礎上，綜合利用統計學原理、模式識別技術、人工智能方法、神經網絡技術、模糊數學、機器學習、專家系統和相關信息技術等，從大量的接收數據、背景數據、經營數據或中間數據中提取出可信的、新穎的、感興趣的、隱藏的、事先未知的、潛在有用的和最終可理解的知識，從而實現知識的自動獲取。

1.2 云計算

云計算是一種基于互聯網的計算方式，通過這種方式，共享的軟硬件資源和信息可以按需提供給計算機或其它設備。典型的云計算提供商往往通過互聯網來提供動態、易擴展且虛擬化的資源。

云計算的特點有：大規模、虛擬化、高可靠性、通用性、高可擴展性、按需服務、低成本。這些特點為信息對抗大數據處理提供了有效解決途徑。

1.3 信息對抗體系

體系在某種程度上和系統、整體的概念有所相似, 但體系是更高層次的系統, 具有層次結構, 是聯系復雜多樣的有機整體。體系的概念可以理解為: 體系是由若干相互聯系、相互作用的系統綜合集成的具有一定結構和功能的有機整體。它滿足以下幾個條件：1)每個成員系統具有運行與管理的獨立性；2)成員系統間存在信息交互，并且相互關聯；3)成員系統組合在一起完成特定的功能，并具有“整體大于部分之和”的能力涌現性；4)體系是不斷發展演化的。

信息對抗體系, 就是將綜合電子信息系統( 包括情報偵察系統、指揮控制系統、電子戰系統、信息傳輸系統、導航定位系統和其它信息系統等)作為對抗能力的物質技術基礎, 發揮綜合信息系統互聯、互通、互操作的融合功能, 實現對抗單元、要素和系統的整體聯動。含義主要體現在融合各種信息對抗要素、形成聯合作戰體系、具有強大整體作戰能力等幾個方面。信息對抗作戰體系發展是隨整個作戰體系發展應運而生的，不是孤立的信息對抗，而是與其它對抗領域相輔相成的。

2 信息對抗體系架構

當前戰爭處于一個信息爆炸的時代，各種作戰信息指數快速增長，如何有效利用這龐大的數據進行信息獲取與對抗，大數據與云計算成為有效工具，基于大數據、云計算的信息對抗體系成為必然選擇。

對基于大數據、云計算的信息對抗協同作戰體系的技術研究，可打破傳統系統設置的界限，提高信息對抗體系整體作戰效能。通過建立基于云計算的信息云網絡，可實現體系內的對抗資源共享，提升體系對抗性能效果。

發展思路：在統一的框架下實現傳感器網、計算機網和作戰平臺網的綜合集成，并遵循“按需定制”的原則，把整個一體化的軍事信息網絡化分為若干云，將信息共享分為不同層次，使系統能針對不同用戶提供所需要的可處理的信息。

體系建立框架：協同作戰體系架構采取了四層結構，即資源層、接入層、管理層和應用層，再加上應用安全模塊。如圖1所示。

資源層是指能夠支持軍事信息系統集成的任何信息資源，整體分為三類：信息設備資源、信息處理資源、數據資源。信息設備資源包括各類信息資源，這些設備自身有其控制和管理模塊，但一旦接入信息對抗體系后能夠以一種標準的格式提供數據流服務。數據資源是體系架構的基礎，各類數據的存儲方式各不相同，有的存于數據庫中，有的數據以文件目錄進行組織。信息處理資源實際上是對上述數據資源的分析與處理，本質上說是提供數據密集型計算。

接入層主要目的在于在資源層的資源上部署通用的服務，將底層的信息系統資源進行封裝，從而可以屏蔽底層資源的異構性，實現資源即插即用，從根本上消除信息孤島造成的信息系統之間的互聯、互通、互操作的困難。

管理層用于提供對底層的各種資源進行管理和分類的功能，為應用提供透明的訪問資源和有效的發現資源。

應用層主要是針對各種不同的情況開發的具體應用，它需要提供各類信息系統應用及集成中間件、具體應用及用戶接口。

圖1 基于大數據、云計算的信息對抗體系架構

3 信息對抗體系具備特點

與傳統信息對抗比較，基于大數據、云計算的信息對抗體系建立帶來了幾個重要變化：

1) 作戰對象由傳感器轉變為“觀察-瞄準-決策-行動環”反應式武器系統；

2) 作戰方式由傳感器對抗轉變為體系破擊，以更快、更精確、更高效的作戰方式壓制對手；

3) 作戰構成由離散的電子支援、電子攻擊、電子防護轉變為有機集成的作戰組織，裝備的研制方向會有革命性的變化。

通過大數據、云計算的體系構建過程實質上就是體系能力形成與提升過程，未來戰場上單一信息對抗裝備的先進程度取決于在體系中的貢獻程度[3]。

基于大數據、云計算的信息對抗體系具備如下能力：

1)無縫的互聯互通互操作能力

各種信息作戰要素是高度分散在各地的，它們依托專用網絡及將來戰術云實現系統中各個單元的互聯，為它們的協同工作提供通路及帶寬的保證。實現不同系統之間的信息融合，使節點之間可以自動完成互操作。

2)廣域的系統覆蓋能力

現代戰爭要求具有廣域覆蓋能力，傳統的軍事信息系統難以勝任，采用先進的軍事信息對抗體系把作戰平臺聯系起來，從而實現全面大范圍及時掌握戰場態勢，實施精確打擊，聯合作戰。

3)全面信息資源共享能力

資源共享能力主要包括多傳感器數據融合、異構數據庫共享和應用程序共享三個方面。通過信息資源共享實現更快、更精確、更全面的目標偵察。

4)快捷的應急響應能力

這種能力使得各參戰單元能夠以戰術云為紐帶，自適應實現情報信息與指揮控制信息的快速共享與傳達，滿足戰場爭分奪秒反應需求。

5)高效的信息處理能力

通過云計算實現多信息平臺資源的有效結合應用，完成復雜戰場數據處理功能。

6)綜合的安全防護與抗摧毀能力

4 建設發展建議

著眼未來信息對抗發展趨勢，應當以軍事需求為牽引，以能力建設為導向，以技術進步為推動，重點突出全球信息感知、戰場持續偵察監視和戰術支援、載荷抗干擾能力和一體化聯合作戰理念。突出重點，統籌安排，構建具備全球頻譜實時感知、戰略情報獲取、重點區域戰術情報支援、關鍵信息網絡節點攻擊等能力的，具有網絡化、服務化功能的一體化信息對抗體系。

基于大數據、云計算的信息對抗體系建設思路首先要從以下幾個方面入手，明確體系發展重點建設內容與途徑，逐步發展最終形成強大的體系對抗能力：

1) 制定“以數據為中心”的體系結構數據管理策略，并將其用于描述目標結構登記庫系統，使各類信息數據有效規范與管理，避免復雜作戰環境過多過亂的信息擾亂決策貽誤戰機。

2) 體系結構數據的通用分類法，即隨著通用體系結構相關數據實體，相應體系結構及其數據的資源庫的不斷改進，體系結構框架將重新描述分類法并指導其應用。

3) 重視判斷強敵發展趨勢，開發新的能力增長點。加強賽博空間、水下空間、臨近空間作戰力量，這些對抗領域必將是未來戰爭的重要作戰空間，研究這些空間對抗領域必須站在國家利益的高度，把信息化武器系統和網絡化社會作為一個整體來考慮[4]。

4) 擴大“體系結構框架”的應用范圍。使盡可能多的各種信息系統相互兼容，信息共享，實現大規模的一體化體系作戰。

5 結束語

體系作戰的本質要求所有參戰實體實現信息、智力和力量上的全面聯合，相互取長補短、相互促進,將分散的戰斗力凝聚成一股強大的、以整體形式出擊的力量。為了推動未來先進信息對抗領域的創新變革與能力跨越，必須思考如何建設新一代信息對抗體系。基于大數據、云計算的信息對抗體系能起到對抗效能倍增器的作用，將是今后信息對抗發展的必然之路。■

[1] 楊小牛，楊志邦，賴蘭劍.下一代信號情報偵察體系架構——大數據概念的應用[J].中國電子科學研究院學報， 2013,8(1):1-7.

[2] 郭曉科. 大數據[M]. 北京: 清華大學出版社, 2003.

[3] 劉鵬. 軍事信息柵格理論與技術[M]. 北京: 國防工業出版社, 2015.

[4] 鄒時禧．賽博空間作戰條件下的電子對抗裝備技術發展現狀研究[J].艦船電子對抗，2013，36(3)：7-11.

Design of information countermeasure system based on big date and cloud computing

Wang Qi, Yang Huijun

(No. 8511 Research Institute of CASIC, Nanjing 210007, Jiangsu, China)

The construction of information countermeasure system is the only way to adapt to modern information warfare. The basic concept, composition framework and construction content of information countermeasure system based on big date and cloud computing are discussed. Finally, several suggestions of construction implementation are given.

big date; cloud computing; information countermeasure; system

2017-06-20；2017-07-18修回。

王琦(1972-)，男，研究員,博士，從事電子對抗總體研究工作。

TN973

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