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区块链技术及其军事应用

时间:2023-03-20 20:53:21 科技观察

包括美国、北约在内的多个国家和国际组织都在积极尝试推动区块链技术在军事领域的应用。最新的C4ISRNET报告称,美国国防部目前正在评估区块链技术用于军事应用的可行性。美国2018年发布的《国防授权法案》要求国防部对区块链进行全面研究,探索如何将其应用到军事领域。美国国防高级研究计划署已向两家美国计算机安全公司授予180万美元的合同,以构建他们的区块链应用程序Guardtime无密钥签名基础设施(KSI),以验证完整性监控系统是否有可能以破解代码的形式构建,研究区块链应用在保护军事卫星、核武器等高度机密数据免受黑客攻击,提高关键系统安全性方面的潜力。AdvancedResearchProjectsAgency的工程师们也在尝试使用区块链技术来创建一个安全的信息服务系统,不能被黑客入侵。北约也对区块链的军事化应用表现出浓厚的兴趣。北约通信和信息服务局举办了一场区??块链创新竞赛,旨在发现能够提高军事后勤、采购和财务效率的军用级区块链项目;爱沙尼亚和北约正在尝试使用区块链技术为北约网络靶场防御平台现代化开发下一代系统。俄罗斯国防部认为,区块链将帮助军方追查黑客攻击的源头,提高数据库的整体安全性,并在俄罗斯时代科技园建立了相应的研究实验室,分析如何利用区块链技术以减轻网络安全。安全攻击和对军事行动的支持。该实验室的首要任务是开发一个智能系统来检测和防御对重要数据库和武器系统的网络攻击。俄罗斯国防部表示,它希望建立一个安全的区块链平台,使网络攻击的痕迹难以隐藏,并难以追踪想要进入系统的网络入侵者。一、区块链技术的内涵与本质。区块链式的分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术的新应用模式,具有去中心化、去信任化、集体维护和可靠性数据库等特点,其技术的广泛应用实现了数据分布式存储和数据非对称加密的有机结合,在金融、物联网、公共服务、公益慈善、供应链等众多领域崭露头角。区块链本质上是一种分布式记账技术,具有以下特点。一是权力下放。区块链采用分布式计算和存储,不依赖第三方管理机构,没有中心化控制。任何参与者都是一个节点,每个节点具有同等的权限。二是开放。区块链技术的基础是开源的,只是交易各方的隐私信息是加密的,区块链的数据是对所有人开放的,整个系统是高度透明的。三是独立性。基于共识规范和协议,整个区块链系统不依赖其他第三方,所有节点都可以在系统内自动安全地验证和交换数据,无需任何人为干预。第四是自动化。区块链基于基于共识的规范和协议,可实现自动和安全的数据验证和交换。第五是匿名。区块链可以在去信任的环境中运行,每个区块节点的身份信息不需要公开或验证,信息可以匿名传输。六是安全。区块链建立在去中心化的网络上,每条信息都记录在一个区块上,一个区块可以覆盖分布在多个节点上的多个副本,每个区块都与前一个区块相连。由于区块链中没有中央权威,它是一个没有中央故障点的系统,所以没有黑客可以攻击的中央点。只要不能控制所有数据节点的51%,就不能随意操纵和修改网络数据,这使得区块链本身相对安全,避免了主观和人为的数据更改。区块链所体现的技术特性可以很好地满足军事领域的一些特定需求。区块链的去中心化特性满足了军事生存需求;区块链的可追溯、不可篡改等特性,满足作战指挥的信任需求;区块链的透明、公开、集体参与,满足了信息安全共享的军事需求。2、利用区块链技术打造新型网络防御能力网络防御是区块链技术的一种低成本、高回报的应用。网络安全依靠保密和信任来维护安全,这两者都无法得到保证。而区块链的运行与保密和信任无关。斯诺登利用他对管理员身份的信任复制了多个特权文件,然后篡改了可以监控他活动的审计日志。区块链可以通过两种方式保护真相。首先,它将数字事件信息发送到区块链网络上的其他节点,让数字事件被广泛见证。然后区块链可以使用共识机制来确保这些事件永远不会被数据库中的对手修改,从而保证数据库的安全。区块链还可以增强网络防御的周边安全策略,不仅有助于建造跨境墙,还可以监控墙内的一切。包括武器系统在内的现代系统日益复杂,变得越来越脆弱且不易被发现。采用区块链不是要查找漏洞,这无异于大海捞针,而是要监控构成要保护的系统的每一个数字资产。如果说对系统的恶意攻击是对系统配置完整性的攻击,那么利用区块链,将系统中每个组件的配置进行镜像、散列,并存储在数据库中,以保护其安全。持续监控。任何配置的任何计划外更改,无论多么小,都会立即被检测到。虽然网络威胁在不断发展,但相应的网络防御却发展缓慢。这种威胁不仅是由于恶意软件和嵌入式计算设备的数量不断增加,而且还在于对手通过简单地窃取和操纵数据位来备份它的策略。因此,军方要想在数据战中取得成功,就需要开发一种能够克服当前战略缺陷和未来威胁的网络防御模型。区块链技术提供了这样一个模型,而区块链并没有采用传统网络安全措施的许多有问题的假设。首先,区块链是去信任的。假设区块链会受到内部和外部攻击。其次,区块链具有透明的安全性。它不依赖于容易出现问题的所谓秘密,而是依赖于一种加密的数据结构作为安全基础来添加额外的安全协议。最后,区块链是容错的,它们使用算法共识机制来协调诚实节点的工作并拒绝不诚实的节点。这三个属性允许系统设计者重新构想网络空间系统和网络的基础设施。区块链技术在网络防御中的几种主要形式包括:2.1 保护关键武器系统系统接收到传感器数据后,通知指挥方发现威胁,指挥方引导武器系统对威胁进行攻击。这种集中式系统模型意味着外部攻击者可以利用单个漏洞,导致指挥官和自动控制员/人工控制员接收到虚假或欺骗性信息,从而导致武器系统被恶意操纵或无法响应检测到的威胁。数据传输必须经过分布式系统中大多数节点的验证,以确认数据来自合法的发起方。所有节点都是独立的并受到加密技术的保护,因此攻击者必须拥有极其强大的计算能力才能对所有节点同时发起攻击才能成功。可以看出,当节点数量足够多时,系统变得不可破解。该模型唯一的缺点是随着节点数量的增加,验证数据真实性所需的处理时间也随之增加。2.2 管理自动化集群系统集群机器人技术可以在一个由大量简单物理机器人组成的系统中协调多个机器人。机器人集群行为发生在机器人之间以及机器人与环境的交互过程中,通常在人工智能集群领域,以及昆虫和蚂蚁容易发生集群行为的自然界中。在军用机器人用例中,多架无人机或机器人并行工作以穿透敌方防御并摧毁目标。集群中各个成员的自治以及对通信和交互的依赖使其容易受到黑客攻击。集群中每个组件之间需要协调通信意味着集群容易受到外部参与者的攻击。管理大量机器人的主要限制是所谓的全局知识,即不仅了解附近代理正在发生的事情,还了解整个环境中正在发生的事情。为此,区块链提供了一种保护集群内部通信和协作的机制。在系统中,集群中的每个组件都是区块链的一个节点。集群将在内部验证通信,使用通用的、分散的决策方法来管理系统操作,并将全局知识发送到集群的所有组件。这样,集群的各个组件可以共享信息,同时保护自己免受网络攻击。2.3 验证战场命令和信息在战场上接收到的信息的有效性和准确性对作战人员来说至关重要。数字通信的集中管理容易受到网络攻击,这可能导致作战人员收到有关欺骗性命令或作战计划进展的虚假信息。此外,如果部分数据网络突然出现故障,集中式系统将无法继续保持系统完整性。区块链针对上述问题提出了解决方案。通过横向扩展数据分发的范围,创建一个安全的环境,其中任何一个节点的故障都不会影响网络的整体生存能力。此外,基于本地区块链的安全系统可确保所有通信和数据传输都通过内置的去中心化验证系统受到保护。战场上的战士可以确信他们收到的命令是有效的。通过这种方式,区块链可以创建一个有弹性的、防黑客攻击的系统,支持数字战争所需的流动性和协调性。2.4 管理军事后勤和供应链现代军事后勤和供应链涉及数百个不同的军事和私人机构。由于参与者人数众多,容易发生摩擦,导致失败、成本过高、不准确和错误描述。区块链可以通过提供单一信息源和智能自动化来应对这些挑战。区块链在军事物流中的好处包括提高交付速度、可追溯性、安全性和降低成本。因此,作战人员可以放心,他们收到的物资将满足他们的需求,而不必担心供应链受到损害。3.构建自主安全的指挥控制系统区块链技术助力构建自主安全的任务指挥控制系统。将区块链与人工智能、军事物联网相结合,将改变未来的军事指挥和控制模式,即从集中的战斗控制模式转变为分散的控制,至少在单位层面是这样。在未来的战场上,一群军用无人机将继续以去中心化的方式共享作战数据和决策,作为一个统一的组织运作,不依赖于单一的决策中心,能够在不丢失作战能力的情况下任何伤亡。另一个适合分散指挥的领域是复杂的火力系统。过去,北约海军舰艇依赖于称为宙斯盾战斗系统的集中式武器控制系统,这是一个巧妙的集中式大脑,能够从数十个传感器收集数据,同时协调多种致命武器的开火。虽然它已经过时,但它仍然运行良好,但它的中心化性质使其在决策中心被关闭时容易受到攻击。一组通过区块链协调的自治系统可以提供更可行的设计,在保留协调优势的同时消除中央控制的固有漏洞。4.弹性通信使用区块链技术可以在竞争激烈的环境中提供弹性通信。在高端冲突中,军队必须做好应对对手争夺电磁频谱的准备,尤其是卫星、水下电缆和战术数据链路等关键通信系统。此外,对手将试图操纵用于完成杀伤链的数据,而应对这种威胁需要能够独立于对手的行动安全地生成、保护和共享数据。区块链网络可以提供这些能力。五、区块链技术在军事领域应用面临的问题区块链的分布式存储有效降低了数据集中管理的风险,大大提高了数据安全水平,在军事领域具有广阔的应用前景。但需要看到的是,区块链技术在军事领域的应用不可避免地存在一些问题,必须引起高度重视。区块链在军事应用中也面临着安全问题。与任何技术一样,当区块链开发人员将需求转化为成品和服务时,就会出现安全问题。代码行数、共识机制、通信协议等,都可能带来被恶意利用的漏洞。区块链仍然是一种差异化技术:多种协议和编程语言正在并行开发不同的区块链。因此,区块链开发人员很难获得保护代码所需的经验。区块链在很大程度上依赖于密码学,这是建立在需要保护的通信网络和设备之上的安全通信的有效实践。传统的信息安全挑战也影响着区块链。此外,密码学也是一个日新月异的技术领域。例如,量子计算机的发展有望突破多种加密算法。区块链不是在真空中运行,围绕密钥管理、钱包托管和节点修补的不完整的人为相关安全实践也会在军事应用中产生安全问题。安全地部署区块链解决方案需要时间并集成到更广泛的安全安全生态系统中,其中包括由传统网络设备组成的传统信息安全平台。为此,需要将区块链整合到事件管理计划和流程中,并且需要考虑去中心化业务模型对安全领域的影响。区块链仍需在技术层面取得重大突破。目前,区块链应用还处于初级发展阶段,还没有直观易用的成熟产品。与互联网技术相比,目前还没有直观易用的成熟产品。与互联网技术相比,人们可以通过浏览器、APP等特定应用实现信息的浏览、传输、交换和应用,但区块链还缺乏这样的突破性应用,面临技术门槛高的障碍。此外,还有区块容量的问题。由于区块链需要承载复制前产生的所有信息,因此下一个区块的信息量远大于前一个区块的信息量。如果这样传递下去,写入区块的信息会无限增加,带来军事信息的存储、鉴权、容量等问题需要解决。区块链应用程序受到竞争技术的挑战。目前,世界军事强国都非常看好区块链技术在军事领域的应用,但也要看到,推动军事转型发展的技术还有很多。哪种技术更方便、更高效,人们就会应用它。例如,如果将区块链技术应用在军事通信领域,发送消息的方式是每次都向全网所有人发送消息,但只有拥有私钥的人才能解密打开信件,这样,消息传输的安全性将大大提高。增加。同样,量子通信技术也可以做到。量子通信利用量子纠缠效应传输信息,同样具有高效、安全的特点。这对于区块链技术的军事应用具有很强的竞争优势。区块链应用面临网络规模和信息管控的困境。区块链应用程序需要在去中心化的对等网络上运行。一定数量的网络节点是系统运行的基本前提。网络节点规模越大,区块链被操纵或被黑客攻击的可能性就越小,系统也会变得更加复杂。安全可靠。大多数军事信息通信通常都有保密级别,要求在一定范围内的可控性。虽然非对称加密技术可以实现信息的强安全性,但仍然面临着信息安全级别与承载网安全级别不兼容的问题。此外,点对点网络中没有中央服务器的概念,交易处理可以在节点之间点对点完成,信息流动是自治和去中心化的。区块链的军事应用面临信息自由交互和中心化控制的矛盾。中心化信息管控问题的根源在于区块链技术的去中心化特性。相关应用的实施必须符合当前军事领域的制度和政策,操作难度很大。区块链应用可能带来工作效率低下。区块链技术成功解决了去信任世界中共识的形成问题,但以牺牲工作效率为代价,响应速度和容量远低于现有的中心化系统。达成区块共识需要经历竞争-验证-同步-竞争的循环过程。竞争需要区块链上的节点付费进行自我认证以获得记账权。验证是进行验证反馈,确认信息可信;同步更新数据的本地副本是一个繁琐且耗时的过程。对于信息传输时效性要求极高的军事领域,当前区块链技术面临性能瓶颈。当前主流区块链技术的吞吐量从每秒几到数百不等。数据写入区块链至少需要10分钟。所有节点同步数据需要更多时间。当前区块链技术的性能远达不到现有主流中心化应用所能达到的毫秒级响应速度和每秒万级处理能力,难以满足军事领域的特种作战指标要求。区块链应用面临新旧系统的兼容性问题。在现有的中心化体系下,区块链技术融入军队系统还存在兼容性问题。开发区块链应用系统,并挂载到现有的军事系统中。区块链系统能否有效取决于两个因素:一是看区块链系统是否与现有的军事系统兼容,并形成局部与整体的合作关系,如完成接口对接、指挥响应区块链系统与现有军事系统之间的信息传输;二是区块链系统完善现有军事系统的能力,比如补充现有系统的短板。在中心化军事系统中,要完成去中心化区块链系统的部署,需要解决两个不同概念的相互排斥问题,面临着结构性矛盾和制度性障碍,即使两者之间的兼容与合作是可以实现的,但军事系统整体性能的提升也需要依靠各要素之间的无缝衔接和密切配合。6.总结区块链技术全面渗透到军事领域,将在一定程度上改变未来的战争形态和作战方式,甚至影响战争的胜负。目前,区块链技术在军事领域的应用还处于探索阶段,尚未有重大项目落地。但一旦成功应用于军事领域,必将超越传统的军队管理体制,引发军队建设和作战方式的革命性变革。