無人機組網的網絡結構與網絡對抗應對之策

魏世澤

摘要：隨著科技的發展，人們對未知領域的探索也拉開帷幕，面對著高風險、高強度的任務，人們開始用無人機代替載人飛機執行任務，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備，其中一些是由預先編程的程序控制的，又被人稱為遙控駕駛航空器。

關鍵詞：無人機；網絡結構；應對策略

軍用無人機集預警探測、情報偵察、精確火力、編隊協調等高新技術于一體，作為武器裝備系統的新前沿，在近期戰爭中發揮出越來越重要的作用，并顯示出良好的應用前景，為世界各國所重視。目前，無人機在民用和軍事領域發展都十分迅速，在一些科技發達的國家已經得到廣泛應用。而網絡技術和網絡對抗作為信息化戰爭中的重要力量，將在反無人機行動中發揮利刃般重要作用，同時對反恐維穩等非戰爭軍事行動中應對恐怖組織等利用無人機進行突襲提供了有效的應對措施。

一、無人機組網的網絡結構

單架無人機的效能是是微乎其微的，無人機群只有通過網絡化，與整個戰場無線網絡緊密相連，才能產生強大的戰斗力，也即“1+1>2”效果。

（一）網絡化無人機系統組成

主控制站、發射回收控制站、通信系統和若干無人機等部分共同組成了中遠程網絡化無人機系統，主控制系統主要負責控制無人機到達預定作戰區域，完成相應的偵察或作戰任務。發射回收系統負責引導無人機的起降。無人機網絡系統裝備多架無人機，通過移動自組網（Ad-Hoc，點對點）進行互聯，可由主控站同時控制。通信系統負責將地面遙控信號傳輸給無人機，將無人機飛行參數傳感器獲取的遙測信息和機載任務傳感器獲取的任務信息傳輸到主控站。無人機無需地面固定基站的信號處理和轉發，即可實現信息共享。

（二）組網無人機群的網絡拓撲結構

無人機組網的網絡拓撲結構與移動Ad-Hoc網絡的網絡體系結構有著必然的聯系：它采用分層分布式控制結構，即“分級結構”。其優點在于路由選擇是由網絡中的少量的節點（簇頭）來完成，既減少了節點間的網絡信息交換，又克服了路由控制過于集中的缺點，非常適合對網絡抗毀性能要求很高的無人機組網。組網無人機群的網絡是3層分級的拓撲結構，包括主干層、戰術層和任務層。在最高層，即主干層，衛星通信系統主要由戰術衛星、戰略衛星和民用衛星組成，以滿足從戰略層面到戰術層面的全方位信息傳輸和中繼需求；在戰術層，即大氣層以下是各種以無人機為核心的空中信息轉發平臺，無人機群位于一定范圍內，可以形成空中多跳自組織結構網絡；在最低任務層，各類戰術無線電網絡應與地面千瓦網無縫連接，充分利用地面千瓦網的傳輸能力，支持各類地面作戰單位的通信。

（三）無人機中的無線傳感器網絡

無人機通過自身的傳感器，以及結合各種離機的傳感器來獲取信息，有利于處理大量的數據流。無人機系統可以確保無人機收集的信息可以通過安全可靠的跨戰區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場上的情況，傳感器網絡變得越來越密集。這樣可以保證無人機飛行控制系統的自主能力，并能傳輸由眾多機載傳感器采集的數據。

二、網絡對抗的應對策略

（一）對無人機組網的攻擊

無人機組網網絡并非天衣無縫、無懈可擊的，也不可避免地存在技術“弱點”。

這是因為在實戰過程中，網絡通信和指揮傳輸必須采用無線方式，才能適應“動中通”的作戰需要。

采用無線傳輸的網絡信號不可避免的暴露在開放的電磁空間中，這就為對方實施網絡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備進行實時偵察。無人機電子設備實時識別真假目標的能力有限。鑒于這些特點，我們可以在戰時采用“偽裝欺騙”戰術。首先，利用敵方雷達、微波中繼站和網絡處理節點接入敵方網絡。然后，根據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現目標的能力。我們應該充分利用新的偽裝技術，偽裝設備，偽裝，掩護我們重要的軍事設施，導彈發射陣地等，以達到隱藏和欺騙的目的。其次，如果已經預先判明了敵反輻射無人機，則可以在敵機的飛行軌跡上設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）在傳感器網絡路由選擇上的攻擊

很多傳感器網絡路由選擇協議十分簡單，因此對來自ad-hoc網絡的路由選擇的攻擊有時敏感。以下討論幾種對傳感器網絡的大多數網絡層的攻擊方式：

1、欺騙、更改或者回放路由選擇信息

對路由協議最直接的攻擊是針對節點間交換的路由信息。通過欺騙，篡改或回放路由選擇信息，攻擊者可以創建循環路由，引誘或抵抗網絡流量，延長或縮短源代碼路由，產生虛假的錯誤報文，劃分網絡、增加端到端的潛伏等。

2、選擇性向前轉發

Multihop網絡經常基于這樣的假設：參與節點將忠實地轉發得到的報文。在此類攻擊中，惡意節點拒絕轉發可靠的消息，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送分組時的攻擊。入侵者熱衷于隱藏或修改從很少節點處傳來的分組的源地址，并能可靠地轉發剩余的通信量，進而限制對他的不正當行為的懷疑。當人侵者已經明確地阻塞路途中的數據流，選擇性向前轉發的攻擊通常非常有效。但是下面的技巧是很難對付的：一個攻擊者偷聽經過相鄰節點的一個數據流，因為阻塞能選擇性向前轉發或在每個感興趣的傳送包上引起沖突。例如：在一個網絡里每對相鄰的節點用唯—密鑰初始化跳頻或者傳播擴頻通信，對一個敵手來說發動類似的攻擊是非常困難的。

3、Sybil 攻擊

在sybil攻擊里，一個節點可以為網絡中的其他節點提供多個身份。Sybil 攻擊能明顯降低容錯技術模式的效果，比如：分配存儲器、多路徑路由選擇及拓撲維修。副本、存儲器分區或多路由能利用入侵者提供的多重身份拆分節點。Sybil攻擊對GRP（地理路由選擇協議）也會造成嚴重威脅。位置感知路由選擇（Locationaware routing通常 要求節點與它們的鄰居交換坐標信息，以尋址有效的地理路由數據包，期望節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“同時出現在多個位置”。

三、結束語

新的戰爭形態，呼喚新型武器裝備的出現，科學技術的高速發展，將催生新型的武器裝備，無人機正是現代高科技條件下催生出的新型戰爭武器；另一方面，新型武器裝備又將影響戰爭形態，無人機正以其特有的戰略戰術特點改變著戰爭形態。未來的戰場將是無人機大顯身手的舞臺。為了能在未來高技術局部戰爭中爭取主動，認真研究反無人機戰法，對加強我軍軍事斗爭準備有著極其重要的意義。

參考文獻

[1]吳 平 唐文照.無人機集群數據鏈組網技術研究【J】.空間電子技術，2012（3）：61-64

[2]劉旭東.無線傳感器網絡上的攻擊【J】.科技論壇，2005（1）：17，24

[3]王衛健 鄭峰 郭樂江.無人機戰術組網的網絡體系結構研究【J】.空軍雷達學院學報，2011（4）：287-289

（作者單位：國防科技大學）