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徐君锋、李丹:“空间网络”挑战网络空间安全

2014年08月07日12:11   来源:人民网-理论频道

随着空间技术、通信技术、网络技术和计算机技术的不断发展,“网络空间”的覆盖范围从最初在实验室计算机互联延伸至整个地球表面,再到整个人类活动空间,包括地下、水下、空中和太空中等。“空间网络”是由卫星、空间站等飞行器所形成的移动网络与传统网络融合而组建成的天地一体化网络,在军事和民用领域正发挥着日益重要的作用,在未来网络空间的应用中有着广阔的发展空间。如今,空间网络在网络空间中越来越扮演重要角色,已经成为网络空间中不可或缺的生力军。

早在20年前就有许多空间网络项目,特别是美国军方在临近空间飞行器的研究和应用领域投入巨资,一些研究计划如SkyStation、HALO、Proteus、Pathfinder、HELIOS、SkyTower等先后实施,在国际上处于领先的地位。欧盟以及相关国家主持的HALE、STRATOS、HeliNet、CAPANINA、HAPCOS等项目也取得了重要的进展和成功。近年来,以美国主导的空间网络发展方兴未艾。

Teledesic是一个成立于上世纪90年代建立商业宽带和卫星为互联网服务的项目,该项目使用低地轨道卫星,能够提供速率上行100m/s和下行720m/s的空间网络,由微软风投支持。原来计划成本超过90亿美元的,向700km的轨道发射840颗卫星形成卫星网络,而实际项目实施过程中仅发送了288颗卫星到1400km的地球轨道,2002年10月Teledesic系统破产。

全球星(Globalstar)项目是第一代基于卫星的窄带移动通信网络,于1991年推出,由美国劳拉公司和高通公司合作资助。第一个卫星是在1998年2月推出,但由于在1998年9月发射失败,系统部署被推迟。2000年2月,它发射了最后的52颗卫星(其中4颗在轨备用)。2002年2月15日,公司提出破产申请。

天桥(SkyBridge)项目是第二代基于卫星的宽带接入系统,由阿尔卡特等公司支持,允许在世界任何地方接入高速互联网,甚至可提供视频服务。32颗地球同步卫星,每颗卫星都在一个圆形的轨道在地球上空1457公里的高度,2002年彻底消失。

铱星系统,上世纪90年代,铱星公司向670km太空中发射了88颗卫星,组建成第一代低轨铱星系统,可向地表任何地方传输移动电话信号,其速率仅为128kbps。可是高昂的手机价格(每部3000美元)和通话费(每分钟3?7美元),让消费者望而却步,铱星公司曾经被迫申请破产保护。2008年该公司扭亏为盈,并计划与2014年发射下一代铱星系统,创建太空互联网,为全球提供高速网络连接服务,新系统的速率将是目前的78倍,达到10Mbps,数据传输成本最终将会降低至少90%,上网费用达到每分钟25美分。

O3B网络公司(“O3B”表示世界上有30亿的人口没有宽带上网),由格雷格?惠勒在2007年创立,SES、谷歌、汇丰银行、自由全球、艾伦和公司、北桥创投、Soroof国际、南部非洲开发银行、苏菲娜和萨蒂亚资本提供财政支持。在2013年6月和9月,先后在轨道8062km太空部署了8颗宽带卫星,并计划于2014年再发射4颗。目前,该系统运行良好,可达到大于1Gbps的网络速率,并可保证约125毫秒网络时延。

COMMStellation空间网络计划向全球互联网服务商和电信公司提供网络服务,该空间网络由6个相隔30°经线分离的轨道组成,轨道高度1000km,每个轨道包括14颗卫星,定于2015年通过6个火箭发射,由78个微卫星组成的网络将提供全球超过1.2Gbps的网络速率,网络延迟约7毫秒,通过20个地面站连接到互联网主干网络,100%覆盖全球。

潜鸟计划(Google Loon),Google X实验室的计划之一,通过多个热气球为指定地区的人提供快速及稳定的WiFi网络。Loon项目在两年前就已经开始了,目前他们已经建立起了一套完整的系统,将承载各种计算机、电子设备的热气球发送至18km之外的高空,向偏远地区提供3G网络或更快的网络连接。2013年6月于新西兰南岛率先推出,Google已经发射了30个热气球,预计未来将在更多的地区展开实验。

2014年2月8日,美国媒体发展投资基金公司投资的 “外联网”(Outernet)空间网络项目,拟在2015年之前发射数百颗微型人造卫星(CubeSats),传播来自外层空间世界、无限制的、全局可访问的广播数据,将来自全球互联网的高质量内容和无线网络服务免费提供给全人类。在2013年12月,该项目已完成第一阶段的技术评估;计划于今年6月和9月,研发和测试原型卫星远程WiFi组播并完成在飞行环境下传输测试;到2015年1月,该项目将发射和飞行环境运行试验,年中将制造数以百计的小卫星,并开始在全球范围内部署整个网络。目前,该项目组织正在通过官方网站和筹集项目款,也在寻求美国航天局的支持和帮助。

沿着这些空间网络项目发展的足迹,走过前期那些失败的先例,看看过去那些成功的典范,面向目前正在实施中的这些项目,我们不难看出空间网络技术正在日趋进步与成熟,我们无法断言现在的这些野心勃勃的空间网络项目是否一定会成功,但是可以肯定不久的未来一定会实现。

由于在节点构成、部署环境、链路特性和典型应用等方面却存在显著差异,如网络节点计算、存储和带宽等资源有限,网络传输延迟大、可靠性差等,空间网络面临比传统网络更多的安全威胁,包括对通信数据的破坏、解析、修改以及对终端进行攻击等。同时,空间网络面临地域跨度大、监管难度大、用户影响大等诸多问题,给传统互联网信息安全带来巨大的挑战。

如今形形色色免费无线互联网的危险性,对于手无寸铁的普通网络用户来说,犹如一匹匹长有尖牙利齿的恶狼。天下没有免费的午餐,在某些号称免费的空间网络中,网络用户在享用免费无线网络的同时,必然会将个人身份信息、网站浏览信息、网络活动信息、甚至个人账户信息毫无保留地通过免费网络传播,一旦黑客利用免费无线互联网为非作歹,它必成为黑客的得力帮凶或始作俑者,将严重威胁网络用户的安全,其后果不堪设想。

如果这些空间网络项目完全实现,那么我们头顶不远处将有许多美国的微型宽带卫星,人们可以随意访问互联网,这样的“网络自由”处于完全“无政府”状态。在棱镜门事件之后的今天,实在很难让人将空间网络项目跟美国政府的监听行为划清界线。透过棱镜门事件,我们看到美国使用的监听项目之多、范围之广、内容之丰富令人瞠目结舌。而空间网络只会让美国的监听行为更加畅通无阻、肆无忌惮和有恃无恐,不难预示,由美国主导的空间网络可能成为其监听项目最大帮凶。

在空间网络全面普及的形势下,网络空间信息安全布局也将随之变化,甚至重新洗牌。现有的网络空间安全防护策略、技术并不能完全适应新形势的要求,我们需要用高瞻远瞩的眼光来审时度势,未雨绸缪,有所作为。

(来源:中国信息安全)


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(责编:实习生、谢磊)
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