主頁(yè)（http://www.130131.com）：反無(wú)人機(jī)技術(shù)再突破？無(wú)線電協(xié)議破解可以“接管”無(wú)人機(jī)嗎？

一、以色列具備“接管”無(wú)人機(jī)能力？

據(jù)外媒報(bào)道，在以色列國(guó)土安全部舉辦的自主系統(tǒng)與機(jī)器人技術(shù)展覽會(huì)上，以色列一家公司展示了一款代號(hào)為“EnforceAir”的新型反無(wú)人機(jī)系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱EA系統(tǒng)）。

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視頻顯示，當(dāng)2架無(wú)人機(jī)進(jìn)入EA系統(tǒng)預(yù)設(shè)的警戒保護(hù)空域時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)報(bào)警、識(shí)別和跟蹤目標(biāo)，并在用戶界面上顯示其位置。在確認(rèn)目標(biāo)無(wú)人機(jī)非己方設(shè)備后，系統(tǒng)的自主反無(wú)人機(jī)模式啟動(dòng)，切斷原有“人-機(jī)”聯(lián)系，計(jì)算出安全路線，自動(dòng)編程后向目標(biāo)無(wú)人機(jī)發(fā)送指令，控制其在預(yù)定點(diǎn)著陸。

EA系統(tǒng)采用緊湊型結(jié)構(gòu)，主要包括三腳架、無(wú)線電系統(tǒng)和天線罩3部分，總重約54千克，由2人攜行，單人在幾分鐘內(nèi)可完成安裝工作。該系統(tǒng)既可固定部署，也可加裝在各型車(chē)輛和艦船上，最大限度發(fā)揮作戰(zhàn)靈活性。其作戰(zhàn)目標(biāo)主要針對(duì)中大型無(wú)人機(jī)。

EA系統(tǒng)設(shè)有自動(dòng)和手動(dòng)模式，通常采用自動(dòng)模式工作。在確定無(wú)人機(jī)“非法”身份后，由系統(tǒng)操作員點(diǎn)擊“接管”選項(xiàng)。該系統(tǒng)僅可用于反無(wú)人機(jī)作戰(zhàn)，不能用于監(jiān)視活動(dòng)，也不能用于搜集、使用、共享或存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。

與傳統(tǒng)反無(wú)人機(jī)系統(tǒng)不同，EA系統(tǒng)既不依賴?yán)走_(dá)或光學(xué)設(shè)備探測(cè)目標(biāo)無(wú)人機(jī)，也不依賴動(dòng)能打擊或電子干擾清除無(wú)人機(jī)威脅，而是通過(guò)自主執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)控制程序，入侵目標(biāo)無(wú)人機(jī)控制網(wǎng)絡(luò)，在切斷目標(biāo)無(wú)人機(jī)與原操控員聯(lián)系后，“接管”其后續(xù)飛行活動(dòng)，使其安全著陸，最終消除隱患。

以色列具備“接管”敵方無(wú)人機(jī)能力？EA系統(tǒng)的原理是什么？EA系統(tǒng)能夠破解無(wú)人機(jī)通信協(xié)議？帶著這些問(wèn)題，筆者查閱了相關(guān)資料，進(jìn)行剖析解讀。

二、什么是無(wú)人機(jī)通信協(xié)議？

我們都知道，民用無(wú)人機(jī)可以申請(qǐng)使用840.5-845MHz、1430-1444MHz、2400-2476MHz(以下簡(jiǎn)稱2.4GHz)、5725-5829MHz(以下簡(jiǎn)稱5.8GHz)頻段頻率用于遙控、遙測(cè)、信息傳輸鏈路。840.5-845MHz頻段用于民用無(wú)人機(jī)的上行遙控鏈路，其中841-845MHz頻段可采用時(shí)分方式用于民用無(wú)人機(jī)的上行遙控和下行遙測(cè)鏈路。1430-1444MHz頻段用于民用無(wú)人機(jī)下行遙測(cè)與信息傳輸鏈路，其中1430-1438MHz頻段用于警用無(wú)人機(jī)和直升機(jī)視頻傳輸，其他民用無(wú)人機(jī)使用1438-1444MHz頻段。民用無(wú)人機(jī)使用2.4GHz、5.8GHz頻段頻率不得提出無(wú)線電干擾保護(hù)要求。雖然我們都知道各廠商無(wú)人機(jī)通信頻段，但均采用了不同的通信協(xié)議加密技術(shù)，該技術(shù)屬公司產(chǎn)品核心技術(shù)，一方面能夠使公司保持市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力，另一方面能夠防止別人破解，保證數(shù)據(jù)安全。

為了解決這個(gè)問(wèn)題，劉惠等提出了一種通用指控平臺(tái)架構(gòu)（如下圖所示），不難看出，為了兼容各廠商通信協(xié)議，該系統(tǒng)提供功能、算法庫(kù)，主要實(shí)現(xiàn)載荷協(xié)議、鏈路協(xié)議、飛控協(xié)議匹配。接管無(wú)人機(jī)的本質(zhì)，就是破解這些協(xié)議，也就是破解其中的加密算法。

這些通信協(xié)議能不能破解，我們首先需要弄明白，通信協(xié)議是怎么加密的？

三、無(wú)人機(jī)通信協(xié)議如何加密？

所謂加密通常是指發(fā)送方利用加密鑰匙以及加密函數(shù)，將一個(gè)信息（或稱為明文）進(jìn)行轉(zhuǎn)換，然后將轉(zhuǎn)變后沒(méi)有意義的信息發(fā)送到接收方，轉(zhuǎn)換后的信息通常稱為密文。隨后接收方再利用解密函數(shù)以及解密鑰匙，將接收到的沒(méi)有意義的密文還原成為原始的信息，即明文，從而完成一個(gè)加解密的過(guò)程。由此可知，一個(gè)加密系統(tǒng)主要由五個(gè)部分組成，分別為明文空間M、密文空間C、密鑰空間K、加密函數(shù)E以及解密函數(shù)D。

（1）明文空間M：所有需要加密的信息集合，可以包括文本信息、圖像信息、語(yǔ)音信息以及視頻信息等。那么，無(wú)人機(jī)通信信號(hào)需要加密哪些內(nèi)容？換而言之，無(wú)人機(jī)通信信號(hào)具體包含哪些參數(shù)。按照不同的功能需求，包含載荷參數(shù)、鏈路參數(shù)、飛控參數(shù)等，還可進(jìn)一步細(xì)分為上行參數(shù)和下行參數(shù)，這些參數(shù)主要包含飛機(jī)識(shí)別碼、地面坐標(biāo)及位置信息、GPS信息、姿態(tài)數(shù)據(jù)、載荷操控等等，這些數(shù)據(jù)根據(jù)需要按照不同傳輸頻率進(jìn)行傳輸，實(shí)現(xiàn)的是對(duì)用戶應(yīng)用層的加密。此外，根據(jù)無(wú)線電通信技術(shù)特點(diǎn)，各無(wú)人機(jī)廠商還可以采用多天線技術(shù)、協(xié)作干擾技術(shù)和信道編碼技術(shù)等，對(duì)無(wú)線電物理層進(jìn)行加密，使發(fā)送端到合法接收端信息量最大，利用無(wú)線信道的噪聲和隨機(jī)衰落特性等，讓所有破譯者獲取的信息盡可能少，從而使破解的難度大大增大。

(2)密文空間C：上述信息被加密之后的集合。各廠商對(duì)無(wú)人機(jī)通信信號(hào)進(jìn)行加密，形成密文。由于信號(hào)發(fā)射器元器件存在非線性差異造成的，因?yàn)闊o(wú)人機(jī)信號(hào)發(fā)射器電子元器件存在制造容差和漂移容差。這使同一批次生產(chǎn)的無(wú)人機(jī)無(wú)線通信設(shè)備的硬件參數(shù)也會(huì)存在細(xì)微差異，也就是“無(wú)人機(jī)指紋”。這兒可以側(cè)面反映，市面無(wú)人機(jī)探測(cè)設(shè)備可以通過(guò)探測(cè)信號(hào)，分析提取無(wú)人機(jī)的信號(hào)特征。若需完全破解協(xié)議，要對(duì)獲取的密文進(jìn)行破譯，找到密鑰。

(3)密鑰空間K：是指所有密鑰的集合。密碼保密的關(guān)鍵在于通信雙方事先已經(jīng)約定好了密鑰。因此，能否切實(shí)有效地發(fā)揮出加密機(jī)制的作用，其關(guān)鍵在于密鑰的管理，例如密鑰的生成、密鑰的分發(fā)、密鑰的保管、密鑰的使用以及作廢等過(guò)程。從這筆者推斷，無(wú)人機(jī)通信信號(hào)的加密也遵循以上規(guī)律，各廠商根據(jù)自己的需求，對(duì)通信協(xié)議進(jìn)行了加密，過(guò)程涉及密鑰的生成、密鑰的分發(fā)、密鑰的保管、密鑰的使用以及作廢等過(guò)程，有的加密密鑰和解密密鑰是相同的，有的加密密鑰和解密密鑰各不相同，這里最核心的是加密和解密函數(shù)。

(4)加密函數(shù)E：是指將明文轉(zhuǎn)換成為密文的算法，可以表示為C=E(K,M)。筆者查閱相關(guān)資料感到，目前加密非常復(fù)雜，就無(wú)人機(jī)用戶層加密涉及RC4、DES、AES、CRC等方式，若聯(lián)系物理層相關(guān)加密技術(shù)，破解難度將非常大。當(dāng)然，不同的算法有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，理論上具有破解的可能。但在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，破解無(wú)人機(jī)操控協(xié)議難度是非常大的。比如DES加密，該算法是迄今為止最典型的對(duì)稱加密算法，在很多領(lǐng)域都有著廣泛的運(yùn)用，是分組密碼的代表之一，算法是對(duì)稱密碼的一種。但是自算法提出以來(lái)，面臨著來(lái)自各方面的安全威脅，如窮舉攻擊，選擇明文攻擊等。

(5)解密函數(shù)D：與加密函數(shù)相反，是從密文中將明文還原出來(lái)的算法，可以表示為M=D(K,C)=D(K,E(K,M))。無(wú)人機(jī)加密的通信信號(hào)，最終在接收端進(jìn)行解密，實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)操作控制。

綜上分析，隨著無(wú)線電加密技術(shù)廣泛應(yīng)用，提取“無(wú)人機(jī)指紋”是可能的，破解無(wú)人機(jī)操控協(xié)議破解是幾乎不可能的，欲截取敵方無(wú)人機(jī)通信信號(hào)，實(shí)現(xiàn)“接管”無(wú)人機(jī)，難度是非常大的。特別是在反無(wú)人機(jī)作戰(zhàn)中，欲在短時(shí)間內(nèi)破解敵方無(wú)人機(jī)操控協(xié)議，并進(jìn)行接管，那更是難上加難。

四、EA系統(tǒng)能夠“接管”無(wú)人機(jī)嗎？

筆者分析認(rèn)為，EA系統(tǒng)通過(guò)破解通信協(xié)議“接管”無(wú)人機(jī)的可能性不大，其技術(shù)路線是采用無(wú)人機(jī)干擾壓制技術(shù)，切斷無(wú)人機(jī)與地面站之間的通信，使無(wú)人機(jī)進(jìn)入自動(dòng)導(dǎo)航模式，然后通過(guò)GPS誘騙技術(shù)，重新設(shè)定無(wú)人機(jī)航線的GPS坐標(biāo)”，將其誘騙至指定區(qū)域著陸。虛假指令與真正指令畢竟存在一定偏差，并未達(dá)到真正“接管”，只是利用GPS導(dǎo)航系統(tǒng)上存在的漏洞，對(duì)其進(jìn)行欺騙。不難看出，EA系統(tǒng)不僅要具備切斷無(wú)人機(jī)與控制站之間的聯(lián)系，還需要具有一定的GPS信號(hào)破解能力，并發(fā)送與其信號(hào)特征相近的欺騙信號(hào)，其作戰(zhàn)效能如何有待進(jìn)一步考證。