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區(qū)塊鏈技術的軍事應用

1
引言

在未來戰(zhàn)爭中數(shù)據(jù)的作用將越來越重要,數(shù)據(jù)的正確與否直接關系到戰(zhàn)爭的勝負,甚至可以說數(shù)據(jù)戰(zhàn)就是未來戰(zhàn)爭的一種極其重要的形式。數(shù)據(jù)戰(zhàn)可看成是在保護己方產(chǎn)生、存儲、分發(fā)、處理、分析和利用信息能力的同時干擾敵方相同能力的能力。

隨著以比特幣為代表的各種虛擬幣的熱度不斷提高,其背后的支撐技術——區(qū)塊鏈技術也引起了業(yè)界的強烈關注。區(qū)塊鏈就是一種網(wǎng)絡上的各參與者都能共享但沒有哪個單一實體能夠控制的共享分布式防篡改數(shù)據(jù)庫。由于區(qū)塊鏈技術有去中心化、去信任、防篡改等突出優(yōu)點,其應用已經(jīng)不僅限于金融圈,逐漸進入到軍事領域。包括美國和北約在內(nèi)的多個國家和組織都在積極探索區(qū)塊鏈技術在軍事領域的應用。

利用區(qū)塊鏈可提供一種數(shù)據(jù)戰(zhàn)網(wǎng)絡設計、運營和防御的新范式。區(qū)塊鏈可用于在高度對抗環(huán)境中對敵作戰(zhàn),讓指揮官和參謀人員能可靠指揮和控制部隊。區(qū)塊鏈的機理是假設網(wǎng)絡中式中存在敵方;利用未受損節(jié)點的數(shù)量優(yōu)勢壓制敵方行動;讓信息永久防操控或破壞。總之,區(qū)塊鏈是在一個不可信的世界中創(chuàng)造了一種可信系統(tǒng),有巨大的軍事應用潛力。

本文將首先介紹區(qū)塊鏈概念,之后探討了區(qū)塊鏈技術構成,然后詳細介紹了其安全屬性,最后則提出了幾種區(qū)塊鏈技術的軍事應用實例。

2
區(qū)塊鏈的概念

所謂區(qū)塊鏈就是一種網(wǎng)絡上的每個參與者都能共享但沒有哪個單一實體能夠控制的共享分布式防篡改數(shù)據(jù)庫。換句話說,區(qū)塊鏈是一種存儲數(shù)字記錄的數(shù)據(jù)庫。網(wǎng)絡參與者群體可以共享該數(shù)據(jù)庫,所有網(wǎng)絡參與者都可提交納入?yún)^(qū)塊鏈的新記錄。然而,這些記錄只有經(jīng)過該群組大多數(shù)人的同意(即獲得共識)后才能添加到數(shù)據(jù)庫當中。此外,一旦記錄加入就永不可修改或刪除。總之,區(qū)塊鏈記錄數(shù)字信息并保護其安全的方式是使之成為該群組一致認可的過往記錄。

區(qū)塊鏈是由中本聰(化名)于2008年與加密貨幣“比特幣”概念一起首次提出的。中本聰?shù)脑O想是“交易雙方可以不經(jīng)過金融機構直接進行在線支付。”然而,沒有可信中央權威實體監(jiān)督賬目和交易,沒法防止不誠實人的一幣多花問題。中本聰?shù)慕鉀Q方案是采用一種帶時間戳的、基于共識的加密標記交易分布式數(shù)據(jù)庫,這些交易形成不能篡改的記錄——區(qū)塊鏈。比特幣于2009年變?yōu)楝F(xiàn)實,從那時到2016年4月,比特幣的市場資本總額從0增長到超過63億美元,2018年更是超過1000億美元。每天都有約660萬比特幣用戶在全網(wǎng)進行12萬筆交易,交易額超過7500萬美元。

比特幣是區(qū)塊鏈技術應用的一個著名實例。曾經(jīng)發(fā)生的每一次比特幣流通、每筆比特幣交易以及每筆比特幣賬目都記錄在運行于開放互聯(lián)網(wǎng)上的區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)庫中,完全暴露在政府、犯罪組織和黑客面前。但比特幣區(qū)塊鏈從未被黑過。因此這一技術非常值得研究。

雖然許多年來,比特幣實際上成了“區(qū)塊鏈”的代名詞,但二者明顯是兩種不同的技術。比特幣僅僅是區(qū)塊鏈的第一種流行應用,就如同email是互聯(lián)網(wǎng)的第一個流行應用一樣。實際上,區(qū)塊鏈應用潛力巨大。區(qū)塊鏈的支持者將區(qū)塊鏈的成熟度和創(chuàng)新潛力比作1992年的互聯(lián)網(wǎng)(萬維網(wǎng)之前的互聯(lián)網(wǎng))。然而,區(qū)塊鏈技術只是簡單利用了現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)基礎設施,區(qū)塊鏈技術的成熟進步速度是互聯(lián)網(wǎng)的三倍,未來數(shù)年內(nèi)就有望進入主流應用。

業(yè)界也認識到了區(qū)塊鏈技術的潛力。自2013年起,有超過10億美元風險投資投給了120個區(qū)塊鏈初創(chuàng)項目。其用途各異,從金融到不可分割資產(chǎn)的跟蹤和貿(mào)易,如鉆石和藝術品,到可作為法庭呈堂證供的數(shù)字公證服務。涉及的利益也比一開始有大幅膨脹。成熟的大型公司,如洛馬公司、IBM、高盛等,也開始研究區(qū)塊鏈在各自領域的潛在應用。

區(qū)塊鏈解決了在部分參與者不可信的不可靠網(wǎng)絡上可靠交換信息的數(shù)據(jù)科學難題。區(qū)塊鏈安全模型從本質上假設整個流通中會有不誠實的參與者,他們不僅會制造虛假數(shù)據(jù),而且會試圖操縱誠實參與者傳來的有效數(shù)據(jù)。區(qū)塊鏈會利用各種消息傳送和共識技術,拒絕無效數(shù)據(jù),防止有效數(shù)據(jù)被秘密修改或刪除,從而保證數(shù)據(jù)完好性。

區(qū)塊鏈相比傳統(tǒng)網(wǎng)絡防御策略有三大優(yōu)勢:第一,區(qū)塊鏈假設網(wǎng)絡攻擊既來自敵方也來自可信內(nèi)部人員,因此它不采用邊界防護的方式,而是設計用于在一種沖突網(wǎng)絡環(huán)境中保護數(shù)據(jù)。第二,區(qū)塊鏈網(wǎng)絡利用網(wǎng)絡的集體力量積極對抗惡意行為者的動作。即,區(qū)塊鏈會利用以多打少的不對稱優(yōu)勢。最后,區(qū)塊鏈實現(xiàn)安全性不依賴于秘密或信任。區(qū)塊鏈中,沒有終會暴露的所謂秘密,沒有待保護的密鑰,也沒有可信管理者。區(qū)塊鏈提供的是一種內(nèi)在安全功能,還可根據(jù)應用需求在其上添加其他安全功能。正是有了這些優(yōu)勢,區(qū)塊鏈才能在沒有可信中央權威機構的情況下在開放的互聯(lián)網(wǎng)上成功安全運行,并完全暴露給惡意行動者。區(qū)塊鏈在敵方采取惡意行動的情況下仍能保護數(shù)據(jù)完好性,因而對于軍隊在未來高度沖突環(huán)境中取勝有著巨大的軍事實用性。

3
區(qū)塊鏈技術構成

與大部分技術一樣,區(qū)塊鏈也綜合運用了多項其他新興技術提供獨特的新功能和能力。本節(jié)將介紹部分技術及其功能。

3.1

 哈希計算:數(shù)字指紋

區(qū)塊鏈采用一種稱為安全哈希算法(SHA)(即哈希計算hashing)的加密術。與其他加密方式不同,安全哈希算法不使用所謂秘密,如口令或密鑰。哈希計算規(guī)范是由美國國家標準技術研究所(NIST)開發(fā)的,可供政府和私營實體公開使用。哈希計算用于將任意長度的數(shù)字信息(如,文本、圖片、視頻等)轉換為預定長度位的串。例如,通過SHA-256算法處理過的數(shù)字信息將輸出256位的字符串,相當于字母數(shù)字文本的32字符串。安全哈希值有兩個重要屬性。首先,該算法是單向的。即,不能根據(jù)輸出推導出輸入。其次,對于任意全局唯一的輸入,輸出字符串也是全局唯一的。通過相同哈希算法處理相同信息片段總是返回相同結果,同時不會有其他輸入會生成同一結果。表1說明了這一點。通過SHA-1哈希算法處理某點地理坐標,生成的是一個40個字母數(shù)字字符的串。將位置經(jīng)度小數(shù)點后第四位加1造成8.5米偏差后再次處理。這次處理后計算的哈希值與原始哈希值幾乎完全不同。將一幅圖修改一個像素或將某本書修改一個字母,也會出現(xiàn)類似情況。因此,哈希計算是在不直接檢查數(shù)據(jù)的情況下驗證一段數(shù)據(jù)完好性的有效工具。

表1 安全哈希函數(shù)輸入輸出實例

3.2

 數(shù)據(jù)結構及其內(nèi)容

區(qū)塊鏈是一個由一群記錄“區(qū)塊”組成的數(shù)據(jù)庫,每個區(qū)塊都包含有到前一區(qū)塊的加密鏈接,形成一個鏈。區(qū)塊鏈開始的區(qū)塊稱為“創(chuàng)世區(qū)塊”。新區(qū)塊添加時,要堆疊在前一區(qū)塊之上。區(qū)塊鏈示意圖如圖1所示。區(qū)塊鏈就像一本書中的書頁。每個區(qū)塊(書頁)都包括一個區(qū)塊頭(就像書頁頂部的識別信息)和內(nèi)容(如,書頁中的文字)。每個區(qū)塊的區(qū)塊頭都含有多段信息,而本文僅描述三段信息。區(qū)塊頭中首先也是最重要的是信息數(shù)字指紋,即前一區(qū)塊的哈希值。接下來是標識該區(qū)塊創(chuàng)建時間的時間戳。最后是該區(qū)塊的內(nèi)容哈希值。

圖1 區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)結構

內(nèi)容哈希也稱為默克爾哈希,是默克爾哈希樹最高節(jié)點(根節(jié)點)處的哈希值。默克爾哈希樹是一種加密數(shù)據(jù)結構,利用數(shù)學方式將一個區(qū)塊的全部內(nèi)容鏈接到一個單一哈希值。讓任意用戶都可快速重構任意區(qū)塊,利用最少信息量證實其內(nèi)容的完好性。區(qū)塊鏈中每個區(qū)塊都會鏈接到其前一個區(qū)塊,因而具備內(nèi)部一致性,不用檢查任何區(qū)塊的內(nèi)容就可以驗證一致性,就像不用讀書的內(nèi)容就可以驗證每一頁的存在一樣。這種數(shù)據(jù)結構對于區(qū)塊鏈安全性非常重要。

每個區(qū)塊中存儲的信息集合可以是任何數(shù)字內(nèi)容,包括簡單文本、結構化消息、圖片和視頻等。區(qū)塊鏈中存儲的任何信息都是永久安全的,都是永不可更改的歷史記錄。

確定區(qū)塊鏈內(nèi)容時需要在兩個因素間進行基本權衡:機密性和文件大小。區(qū)塊鏈中存儲的任何東西都能被所有網(wǎng)絡成員看到。這一特性的優(yōu)缺點都很明顯,優(yōu)勢包括能夠輕松在全網(wǎng)驗證信息,劣勢則包括無法控制能看到該信息的人。文件大小也是個重要因素,因為完整區(qū)塊鏈包含以往加入的每一條數(shù)據(jù)記錄。如果數(shù)據(jù)記錄太大且添加頻繁,則區(qū)塊鏈也會十分巨大,這就是所謂的“膨脹”問題。在去中心化的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡中,膨脹問題更為嚴重,因為區(qū)塊鏈中有多個網(wǎng)絡節(jié)點獨立構造數(shù)據(jù)庫。

3.3

 共識機制

共識就是一個不管有多少有缺陷過程也能讓一套分布式過程就一個值或一個動作達成協(xié)議的過程。其正式名稱為“拜占庭將軍”問題。一種最著名的共識算法叫實用拜占庭容錯(PBFT),在安全關鍵系統(tǒng)中普遍使用,如飛機上的四冗余導航系統(tǒng)。在區(qū)塊鏈網(wǎng)絡中,共識機制用于防止不誠實行為人向數(shù)據(jù)庫中寫入可能無效的信息。任意給定區(qū)塊鏈使用的具體共識機制取決于許多假設條件,包括雙方間的信任度以及其利益的一致性,還包括網(wǎng)絡形狀和同步等相關因素。例如,比特幣共識模型是一種去中心化和去信任模型。因此,每個節(jié)點獨立驗證每筆交易;獨立驗證新區(qū)塊;在區(qū)塊鏈中出現(xiàn)“分叉”時,獨立選擇算力最長的分支。從軍事意義上說,共識機制利用多數(shù)誠實節(jié)點對少量不誠實節(jié)點的數(shù)量優(yōu)勢實現(xiàn)對敵的不對稱優(yōu)勢。因此,隨著網(wǎng)絡規(guī)模的增長,攻擊區(qū)塊鏈會越發(fā)困難。

3.4


 網(wǎng)絡體系


區(qū)塊鏈可以采用多種網(wǎng)絡體系,從完全中心化到完全分布式體系,如圖2所示。但無論采用哪種網(wǎng)絡體系,都要在安全性和效率間進行權衡。例如,在中心化網(wǎng)絡中,所有外層節(jié)點都依賴中心節(jié)點實現(xiàn)網(wǎng)絡功能。因此,如果中心節(jié)點被攻擊,則整個網(wǎng)絡都可能受到影響。而另一方面,則是每個節(jié)點都獨立于任何其他節(jié)點發(fā)揮功能的分布式網(wǎng)絡。分布式節(jié)點個體受到侵害不會危及網(wǎng)絡整體。

圖2 一般網(wǎng)絡拓撲圖

3.5

 訪問控制

區(qū)塊鏈的訪問控制通過兩種方式實現(xiàn):許可方式和非許可方式。非許可方式是公有鏈采用的方式,運作時沒有訪問控制。只要有適當軟件和連接,任何人都能加入網(wǎng)絡并與區(qū)塊鏈接口,無需中央權威實體許可。相反,許可方式,即私有鏈采用的方式,讓管理員可控制網(wǎng)絡參與者、能看到區(qū)塊鏈哪些部分、誰可向區(qū)塊鏈中寫入、甚至共識群體的組成。

3.6

 網(wǎng)絡節(jié)點類型

網(wǎng)絡節(jié)點既是區(qū)塊鏈用戶也是防御者。作為用戶,網(wǎng)絡節(jié)點既會生成待納入?yún)^(qū)塊鏈中的新記錄也會利用區(qū)塊鏈獲取歷史信息。網(wǎng)絡節(jié)點也可通過參與共識機制的方式保護區(qū)塊鏈,雖然并不是所有節(jié)點都參與每次共識過程,這要取決于訪問控制等措施。任何區(qū)塊鏈網(wǎng)絡中的節(jié)點類型都會不同,取決于網(wǎng)絡用途。

在軍事場景中,根據(jù)相關能力,如處理、存儲、通信等,可設想構建三類節(jié)點,包括全節(jié)點、部分節(jié)點和簡單節(jié)點。每種節(jié)點的實例和職責如表2所示。全節(jié)點作為區(qū)塊鏈網(wǎng)絡的骨干,最重要的功能是建立和維護區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)庫的最新完整副本。其另一重要功能是生成新區(qū)塊,然后分發(fā)到其他節(jié)點。接下來,全節(jié)點將驗證新交易或收到的來自其他節(jié)點的區(qū)塊,保證其符合共識規(guī)則并維護數(shù)據(jù)庫的內(nèi)部一致性。最終,與所有其他節(jié)點一樣,全節(jié)點會生成和發(fā)送納入數(shù)據(jù)庫的新記錄。

表2 軍用網(wǎng)區(qū)塊鏈節(jié)點類型實例

第二類節(jié)點是部分節(jié)點。由于平臺設計上的限制,部分節(jié)點沒有足夠的能力維護區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)庫的完整副本,只保留只包含每個區(qū)塊的區(qū)塊頭的區(qū)塊鏈副本。如之前所述,區(qū)塊頭包括之前區(qū)塊的區(qū)塊頭哈希值、時間戳以及當前區(qū)塊內(nèi)容的哈希值。這樣,部分節(jié)點不僅可以驗證區(qū)塊鏈的一致性,還可以完全驗證每個新區(qū)塊。一旦驗證完成,則只保留該區(qū)塊的區(qū)塊頭數(shù)據(jù)。在比特幣中,這種受到限制的區(qū)塊鏈模型將數(shù)據(jù)庫大小縮小了1000倍,從45GB縮小到了只有45MB。然而,由于丟棄了區(qū)塊內(nèi)容,因此部分節(jié)點要驗證任意之前的交易需要全節(jié)點的支持。

第三類節(jié)點是簡單節(jié)點。如表2所示,簡單節(jié)點只生成、發(fā)送和驗證新記錄。簡單節(jié)點在設計上是能力有限的低成本商品化設備。但區(qū)塊鏈網(wǎng)絡中的這種節(jié)點對于共識機制仍很有價值。


4
安全和攻擊途徑

區(qū)塊鏈的安全性歸功于其三個核心要素:安全哈希計算、后向鏈接的數(shù)據(jù)結構以及共識機制。首先,哈希值不是用密鑰加密,它只不過是一段數(shù)據(jù)的全局唯一加密表示——數(shù)字指紋。如前所述,之前區(qū)塊的哈希值會嵌入到當前區(qū)塊的區(qū)塊頭中,會直接影響當前區(qū)塊自己的哈希值。因此,如果前一區(qū)塊修改了,其哈希值會改變,并影響到當前區(qū)塊和之后每一區(qū)塊的哈希值。因此,區(qū)塊鏈中修改區(qū)塊后的鏈越長,修改區(qū)塊鏈中的數(shù)據(jù)就越困難;攻擊者不僅必須計算目標區(qū)塊,還必須計算它之后的每一區(qū)塊,消耗的時間和資源十分巨大。一般認為,任意在其上又添加了6個區(qū)塊的區(qū)塊都可看做是不可撤銷的。最后,共識機制的各項規(guī)則會對哪些新數(shù)據(jù)輸入會發(fā)送、驗證并最終掛到區(qū)塊鏈上進行控制。共識利用的是區(qū)塊鏈的內(nèi)部一致性,任意節(jié)點都可輕松驗證。違背一致性的任何數(shù)據(jù)輸入或區(qū)塊在誠實觀察者看來會非常明顯,并被忽略。正是由于這三點,區(qū)塊鏈構成了一種被認為不可修改的歷史記錄數(shù)據(jù)庫。

機密性對于區(qū)塊鏈安全來說是個重要問題。區(qū)塊鏈中的任何內(nèi)容都會被網(wǎng)絡中的所有許可節(jié)點看到。因而還需要在區(qū)塊鏈網(wǎng)絡中加入其他安全措施,比如傳統(tǒng)公鑰基礎設施,采用軍方的通用接入卡(CAC)和網(wǎng)絡令牌。這種方式讓數(shù)據(jù)所有者可對記錄加密,存到區(qū)塊鏈中,并在之后保持對其的訪問控制能力。愛沙尼亞已經(jīng)采用這一方式,用于在區(qū)塊鏈中保護每個公民的醫(yī)療健康記錄。病患(即,數(shù)據(jù)所有者)現(xiàn)在可以控制哪些衛(wèi)生保健服務提供者可以訪問其健康醫(yī)療記錄,檢查曾經(jīng)對記錄做出的修改并在無需服務提供方訪問時收回訪問權。

由于記錄一旦在區(qū)塊鏈中被安全保護后要修改極其困難,因此攻擊者的目標變成了新記錄,無論有效記錄還是無效記錄。針對區(qū)塊鏈的攻擊途徑可通過共識機制。攻擊者可通過控制大多數(shù)共識節(jié)點用兩種方式控制加入到區(qū)塊鏈中的內(nèi)容。首先,攻擊者可獨立生成、發(fā)送、驗證并加密一般會被誠實節(jié)點拒絕的無效交易。其次,攻擊者可簡單忽略掉攻擊者自身未生成的任何消息,對誠實節(jié)點執(zhí)行拒絕服務攻擊。共識攻擊雖然有可能實現(xiàn),但成功幾率會因三個因素而降低:網(wǎng)絡規(guī)模、身份管理和訪問控制。隨著共識節(jié)點數(shù)量的增加,攻擊者要控制大多數(shù)節(jié)點需要付出巨大工作量。因此,網(wǎng)絡越大,安全性越好。此外,身份管理和訪問控制機制還可防止所謂的“女巫(Sybil)攻擊”。在這種攻擊中,各攻擊者會創(chuàng)建多個身份,以期控制數(shù)量上完全不對等的共識節(jié)點。


5
區(qū)塊鏈的軍事應用

區(qū)塊鏈技術在國防應用中非常有用。本節(jié)將描述三個具體用例。在這三個用例中,區(qū)塊鏈無論對其運行還是支持都十分有用。

5.1

 網(wǎng)絡防御:數(shù)據(jù)完好性

網(wǎng)絡防御是一種區(qū)塊鏈技術的低成本高回報應用。如前所述,網(wǎng)絡安全要依賴秘密和信任維護安全性,但這二者都無法保證。而區(qū)塊鏈的運行與秘密和信任無關。斯諾登就是利用對其管理員身份的信任,復制了多份特權文件,然后篡改了可監(jiān)控其行為的審計日志。

區(qū)塊鏈則可通過兩種方式保護真相。首先,它會將數(shù)字事件信息發(fā)送給區(qū)塊鏈網(wǎng)絡上的其他節(jié)點,讓數(shù)字事件得到廣泛見證。然后,區(qū)塊鏈可利用共識機制確保這些事件在數(shù)據(jù)庫中永不會被敵方修改,從而保證其安全。

區(qū)塊鏈還可增強網(wǎng)絡防御的邊界安全策略,不僅僅是幫助在邊界上修起高墻,而且還可監(jiān)測高墻以及墻內(nèi)的一切事物?,F(xiàn)代系統(tǒng)的復雜度不斷提升,包括武器系統(tǒng),漏洞越來越多,可檢測性卻越來越差。采用區(qū)塊鏈不是要查找漏洞,這無異于大海撈針,而是監(jiān)控組成待保護系統(tǒng)的每項數(shù)字資產(chǎn)。如果針對系統(tǒng)的惡意攻擊是針對系統(tǒng)配置的完好性攻擊,那么利用區(qū)塊鏈,系統(tǒng)中每個構件的配置都進行了鏡像,進行了哈希計算,并放到數(shù)據(jù)庫中保護其安全,之后還不斷受到監(jiān)控。對任何配置的任何非計劃性修改,不管是修改多小都會被立即檢測出來。

5.2

  供應鏈管理

由于軍用系統(tǒng)的嵌入式軟件系統(tǒng)越來越多使用商業(yè)現(xiàn)貨構件,因此軍方對于國防系統(tǒng)供應鏈的憂慮越來越大。這些商業(yè)構件很可能包含一些蓄意留下的漏洞,敵方可能會擇機利用這些漏洞。美國一本名為《幽靈艦隊》的小說曾大肆渲染了這一威脅。在這本小說中,虛構了某國利用故意嵌入在日常電路板中的漏洞,使一整隊F-35機群喪失了作戰(zhàn)能力。因此,需要實現(xiàn)資產(chǎn)的溯源和所有權可追溯能力。

采用區(qū)塊鏈就是一種解決方案,空軍可對從飛機支架到駕駛艙的每一片電路板、傳感器和每個軟件構件進行溯源。電路板設計公司可以使用區(qū)塊鏈記錄電路的每次設計迭代。制造商可記錄其生產(chǎn)的每個型號和每片電路板的序列號。最后,批發(fā)商可記錄每批電路向系統(tǒng)集成商的銷售情況,而后者可能會記錄電路分配到具體飛機組件的情況等等。這樣,就利用區(qū)塊鏈建立了資產(chǎn)所有者間傳遞資產(chǎn)的永久記錄,并因此建立了溯源機制。

這種系統(tǒng)明顯對軍方和國防工業(yè)都十分有益,不只是系統(tǒng)生產(chǎn)階段。許多武器系統(tǒng)的設計壽命達30年以上。然而,這些系統(tǒng)所用計算技術的設計壽命期卻很少超過10年。因此,隨著時間的推移替換老舊零件非常困難。此外,美國聯(lián)邦法律禁止美國國防部使用無法溯源的部件;任何所有權狀態(tài)不連續(xù)的零件都不能使用,即使這些零件確實有用,且需求量很高。除可幫助美國國防部支持既有系統(tǒng)外,分銷商在區(qū)塊鏈中跟蹤特別指定的商業(yè)現(xiàn)貨構件并維持其可溯源還可獲得經(jīng)濟利益。

5.3

  彈性通信

采用區(qū)塊鏈技術可以在高度競爭環(huán)境中提供彈性通信。在高端沖突中,軍方必須做好應對敵方爭奪電磁頻譜的準備,特別是針對關鍵通信系統(tǒng),如衛(wèi)星、水下線纜、戰(zhàn)術數(shù)據(jù)鏈等。此外,敵方還會嘗試操控用于完成殺傷鏈的數(shù)據(jù)。對抗這種威脅需要能夠安全生成、保護和共享數(shù)據(jù),不受敵方行動的影響。而區(qū)塊鏈網(wǎng)絡就能提供這些能力。

比特幣網(wǎng)絡實現(xiàn)了這些能力的去中心化。比特幣由于相互強制執(zhí)行其安全協(xié)議,包括其消息傳遞系統(tǒng),其協(xié)議對各種通信介質的適配性,采用分布式區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)庫以及共識機制,因此抗抑制能力比較強。比特幣采用點對點消息傳送模型,數(shù)秒內(nèi)即可將每一消息傳播到遍布全世界的每個活躍節(jié)點。比特幣網(wǎng)絡中的每個節(jié)點都參與這一服務,包括智能手機。如果節(jié)點的地面、無線或衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)服務中斷,比特幣消息仍可通過備用信道發(fā)送,如HF無線電、傳真,甚至可轉為條形碼人工攜帶。一旦收到消息,服務節(jié)點就可驗證該消息,然后將其轉發(fā)給連接的每個對等連接節(jié)點。其中有7000個可獨立將消息聚合到新區(qū)塊中的全節(jié)點。由于沒有中心化的主節(jié)點被中斷,因此網(wǎng)絡在大部分連接中斷時仍可工作。最后,區(qū)塊鏈的共識機制可保證不誠實行動者生成的無效消息和區(qū)塊會被忽略。這些協(xié)議一同保證了驗證后的消息業(yè)務可以在全世界可靠傳輸,即使有針對通信路徑、各節(jié)點或區(qū)塊鏈本身的惡意攻擊。

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結語

軍隊能夠在未來的高度沖突環(huán)境中取得勝利,取決于其是否能成功執(zhí)行數(shù)據(jù)作戰(zhàn)行動。即,保護其自己生成、存儲、分發(fā)、處理、分析和利用信息的能力,同時干擾對手的同等能力。很明顯,這需要保護網(wǎng)絡化系統(tǒng)不受威脅。然而,雖然網(wǎng)絡威脅在不斷發(fā)展,但對應的網(wǎng)絡防御措施卻發(fā)展緩慢。這種威脅不僅是由于惡意軟件和嵌入式計算設備的數(shù)量不斷增長造成的,而且還在于敵方通過簡單盜取數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)操縱提供支持的策略。因此,軍隊要在數(shù)據(jù)戰(zhàn)中取得勝利,需要開發(fā)一種能夠克服當前策略之不足和未來威脅的網(wǎng)絡防御模型。

區(qū)塊鏈技術就提供了這樣一種模型。區(qū)塊鏈沒有采用傳統(tǒng)網(wǎng)絡安全措施許多有問題的假設條件。首先,區(qū)塊鏈是去信任的。區(qū)塊鏈假設會受到內(nèi)外部攻擊。其次,區(qū)塊鏈具備透明安全性,它不依賴于易出現(xiàn)問題的所謂秘密,而是依賴一種加密數(shù)據(jù)結構,作為添加附加安全協(xié)議的安全基礎。最后,區(qū)塊鏈是容錯的,它們使用算法共識機制協(xié)調誠實節(jié)點的工作,拒絕不誠實節(jié)點。這三個屬性讓系統(tǒng)設計人員可以重新構思網(wǎng)絡空間系統(tǒng)和網(wǎng)絡的基礎架構。區(qū)塊鏈技術的軍事應用潛力巨大。


(王煜  編譯)

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