【導(dǎo)讀】無(wú)論是哪個(gè)國(guó)家,都在一方面想方設(shè)法對(duì)敵國(guó)或假想敵國(guó)進(jìn)行監(jiān)聽(tīng),另一方面盡力避免本國(guó)遭受監(jiān)聽(tīng),并通過(guò)加密等措施防止通信內(nèi)容被監(jiān)聽(tīng)后泄漏。本文主要從技術(shù)角度對(duì)無(wú)線電波監(jiān)聽(tīng)、通信內(nèi)容的加密與破譯等活動(dòng)進(jìn)行深入分析,認(rèn)為任何新技術(shù)與新武器在今后都不可能永遠(yuǎn)無(wú)敵。各國(guó)都在追求不易遭到監(jiān)聽(tīng)的通信網(wǎng)絡(luò)或不易被破解的密碼技術(shù),但同時(shí)這些又會(huì)成為努力研發(fā)對(duì)抗手段的動(dòng)力,攻擊方與防御方永遠(yuǎn)都在進(jìn)行相互博弈。
在2018年的“環(huán)太平洋”演習(xí)中,中國(guó)海軍沒(méi)有受到邀請(qǐng)參加演習(xí),卻向演習(xí)區(qū)域派出了1艘“東調(diào)”級(jí)偵察船,其目的不言而喻。
冷戰(zhàn)時(shí)期,通常日美或北約各國(guó)的海軍只要實(shí)施演習(xí),蘇聯(lián)的偵察船或名為拖船、實(shí)際上是偵察船的船舶就會(huì)緊緊尾隨,監(jiān)聽(tīng)參演艦船雷達(dá)等電子探測(cè)裝備發(fā)出的無(wú)線電波,或撿拾和搜集參演艦船上丟下的垃圾,查找其中是否會(huì)包含有與重要情報(bào)相關(guān)的線索。
撿拾參演艦船上丟下的垃圾與本文主題無(wú)關(guān),故暫且不提,此處重點(diǎn)論述無(wú)線電波的監(jiān)聽(tīng)。筆者的口頭禪是“無(wú)線電波是堵不住的”,實(shí)際上根本無(wú)法避免從天線發(fā)出的無(wú)線電波廣泛向外傳播的事態(tài)。因此,在無(wú)線電波傳輸?shù)倪^(guò)程中,如果有誰(shuí)事先準(zhǔn)備好天線和接收機(jī),就能對(duì)此進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)。“如果無(wú)線電波無(wú)法設(shè)防,有線傳輸?shù)那闆r又會(huì)怎樣?”這個(gè)問(wèn)題誰(shuí)都會(huì)考慮。但是,即使是有線傳輸也不能馬虎,現(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)了一些傳輸線路被安裝竊聽(tīng)器的事例。
監(jiān)聽(tīng)對(duì)象并不僅限于通信。如果能夠監(jiān)聽(tīng)和解析對(duì)方雷達(dá)發(fā)出的無(wú)線電波,就可通過(guò)進(jìn)行干擾等方式采取電子對(duì)抗措施。
這種監(jiān)聽(tīng)系統(tǒng)搜集到的情報(bào)被統(tǒng)稱為“SIGINT”(信號(hào)情報(bào))。如果監(jiān)聽(tīng)對(duì)象是通信,則稱為“COMINT”(通信情報(bào));如果監(jiān)聽(tīng)對(duì)象是雷達(dá)之類的電子器材,則被稱為“ELINT”(電子情報(bào))。無(wú)論是哪個(gè)國(guó)家,都在一方面想方設(shè)法對(duì)敵國(guó)或假想敵國(guó)進(jìn)行監(jiān)聽(tīng),另一方面盡力避免本國(guó)遭受監(jiān)聽(tīng)。古時(shí)候日本曾經(jīng)有“忍者”潛入房間天花板內(nèi)竊聽(tīng)敵首領(lǐng)等的交談內(nèi)容,不知道這是否可被分類為“SIGINT”?
受頻率與天線影響的無(wú)線電波監(jiān)聽(tīng)活動(dòng)
首先從信號(hào)情報(bào)的主角——無(wú)線電波開(kāi)始進(jìn)行分析。雷達(dá)和通信都利用無(wú)線電波,兩者在這一點(diǎn)上并沒(méi)有什么不同,但監(jiān)聽(tīng)后的處理方式不同,本文暫且歸到一起進(jìn)行分析。
上文中已經(jīng)提到“無(wú)線電波是堵不住的”,但無(wú)線電波的傳輸范圍因頻率等因素而異。基本上無(wú)線電波頻率越低衰減越小,因而可傳送到遠(yuǎn)方,能夠在較廣范圍內(nèi)對(duì)其進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)。此外,頻率較低的無(wú)線電波由于存在電離層引起的反射或沿地表進(jìn)行傳輸,因而會(huì)到達(dá)水平線和地平線以外的距離。
除此之外,天線的指向性也影響了無(wú)線電波的傳輸范圍。如果是無(wú)指向性(也稱為“全指向性”)天線,則可向所有方向均勻地發(fā)射無(wú)線電波,另外還存在具有指向性、只向特定方向發(fā)射無(wú)線電波的天線。
如果是“一對(duì)一”的通信,相互之間知道對(duì)方在哪里,則可利用指向性天線進(jìn)行聯(lián)絡(luò)。但是,一般情況下都是“一對(duì)多”或者“多對(duì)多”通信,不得不利用無(wú)指向性天線,無(wú)論陸地、海上還是空中都是這種情況。
衛(wèi)星通信需要突破電離層,與位于太空的通信衛(wèi)星進(jìn)行聯(lián)絡(luò),因而頻率較高,波束較窄。如果不事先在狹窄的波束范圍內(nèi)設(shè)置天線,就無(wú)法進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)。正因?yàn)槿绱耍l(wèi)星通信不易遭受監(jiān)聽(tīng)。不過(guò),與向衛(wèi)星發(fā)送信號(hào)的上行鏈路通信相比,從衛(wèi)星發(fā)出信號(hào)的下行鏈路通信波束較寬,并非完全不會(huì)遭到監(jiān)聽(tīng)。
說(shuō)句題外話,一般來(lái)說(shuō)衛(wèi)星通信下行鏈路的頻率比上行鏈路低,這是因?yàn)樾l(wèi)星電力供給能力有限,難以提高信號(hào)發(fā)射功率。即使考慮到信號(hào)的衰減想要提高發(fā)射功率也仍存在限制,因而采用降低頻率控制衰減的方式,從而導(dǎo)致下行鏈路的頻率變低。
言歸正傳,短波通信與衛(wèi)星通信相反,是典型的“無(wú)法設(shè)防”的通信方式。由于通過(guò)在電離層進(jìn)行反射到達(dá)遠(yuǎn)處,因而是典型的遠(yuǎn)距離、視距外通信方式。反過(guò)來(lái),短波通信也因此擴(kuò)大了能夠被監(jiān)聽(tīng)到的范圍。如果進(jìn)行單純的計(jì)算,無(wú)線電波可到達(dá)的距離變成兩倍后,可接收信號(hào)的范圍將擴(kuò)大4倍。不過(guò),必須要注意到由于通過(guò)反射進(jìn)行信號(hào)傳輸?shù)年P(guān)系,中途會(huì)存在通信盲區(qū)。此外,電離層的情況也會(huì)根據(jù)不同的時(shí)間段出現(xiàn)變動(dòng)。
用于航空無(wú)線電通信或在陸上和海上近距離戰(zhàn)術(shù)通信的超短波與微波處于中間狀態(tài)。由于一般情況下使用無(wú)指向性天線,從信號(hào)發(fā)射源來(lái)看可全方位進(jìn)行監(jiān)聽(tīng),但由于沒(méi)有電離層引起的反射,只能在視距內(nèi)利用。反過(guò)來(lái)說(shuō),如果不在視距內(nèi),就無(wú)法進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)。如果想要監(jiān)聽(tīng)正在實(shí)施演習(xí)的艦隊(duì)內(nèi)部相互之間的VHF和UHF無(wú)線通信,基本上就必須接近到目標(biāo)艦隊(duì)能夠看得到的距離。
有線通信方式
由于無(wú)線電波無(wú)法設(shè)防,因而不可能在物理上阻止對(duì)無(wú)線通信的監(jiān)聽(tīng)。與此相反,如果是有線通信,信號(hào)在電線中傳輸,被監(jiān)聽(tīng)到的可能性就會(huì)降低。說(shuō)是這樣說(shuō),但實(shí)際上并非如此。這是因?yàn)椴⒉荒芙^對(duì)做到電線被物理隔絕后,其他任何人都不能接觸。
例如,“齊默曼電報(bào)”經(jīng)常被作為第一次世界大戰(zhàn)中“信號(hào)情報(bào)”的知名案例提起。“齊默曼電報(bào)”指的是當(dāng)時(shí)德國(guó)外交大臣亞瑟·齊默曼向墨西哥政府發(fā)送的一封電報(bào),英國(guó)的情報(bào)機(jī)構(gòu)截獲了這份電報(bào),并巧妙地用于促使美國(guó)參戰(zhàn)。
“齊默曼電報(bào)”的內(nèi)容與英國(guó)利用這份電報(bào)的詳細(xì)經(jīng)過(guò)等均是題外話,此處暫且不談,問(wèn)題是英國(guó)如何能夠截獲到這份電報(bào)?德國(guó)使用的不是無(wú)線電通信,而是利用海底電纜的通信方式。出現(xiàn)問(wèn)題的線路是美國(guó)的通信網(wǎng),從柏林到丹麥的哥本哈根,再經(jīng)英國(guó)通過(guò)海底電纜到達(dá)美國(guó)。由于該線路經(jīng)過(guò)英國(guó),英國(guó)對(duì)此采取了竊聽(tīng)活動(dòng)。德國(guó)暫且不談,但英國(guó)連美國(guó)的通信都在一直進(jìn)行監(jiān)聽(tīng),如果此事被曝光一定會(huì)引起極大的騷動(dòng)。因此,英國(guó)不能公開(kāi)說(shuō)“監(jiān)聽(tīng)了通信”。
英國(guó)在第一次世界大戰(zhàn)開(kāi)戰(zhàn)時(shí),利用“泰爾康尼亞”號(hào)海底電纜敷設(shè)船將德國(guó)使用的海底電纜切斷。為此,德國(guó)不得不使用經(jīng)由英國(guó)的通信線路。
有線通信需要電線這種物理媒介,但電線通過(guò)哪里卻是個(gè)問(wèn)題。即使是本國(guó)內(nèi)部的通信線路,如果在中途利用經(jīng)過(guò)公海的海底電纜,同樣不能大意。例如,蘇聯(lián)軍隊(duì)曾經(jīng)設(shè)置了橫跨鄂霍次克海、連接堪察加半島和本土的海底電纜,而美國(guó)海軍派出潛艇安裝了竊聽(tīng)器。
如果是民用電信電話公司擁有和運(yùn)用的通信線路又會(huì)怎樣?即使是民營(yíng)企業(yè)經(jīng)營(yíng)的通信業(yè)務(wù),國(guó)家大多也會(huì)以某種形式施加影響。如果是在戰(zhàn)時(shí),通信公司擔(dān)負(fù)通信監(jiān)聽(tīng)任務(wù)也并沒(méi)有什么不可思議。
并非“專用線路”的“專線”
防止以有線通信為目標(biāo)的監(jiān)聽(tīng),最佳手段是利用沒(méi)有第三方介入的物理意義上的專用線路,但這種方式需要耗費(fèi)大量資金和人力,并且即使開(kāi)通了專用線路也并非是一勞永逸,而是需要根據(jù)技術(shù)的進(jìn)步和器材的老化程度進(jìn)行維護(hù)管理和更新。結(jié)果無(wú)論做什么事都得靠行家,離不開(kāi)專業(yè)的通信經(jīng)營(yíng)者。就連美國(guó)也是與民營(yíng)通信經(jīng)營(yíng)者簽訂合同,確保通信線路暢通。當(dāng)然,真正重要的業(yè)務(wù)還是需要依靠運(yùn)用者自身配備物理上的專用線路。
有人會(huì)認(rèn)為“民營(yíng)通信公司一直在提供專線服務(wù)”,但請(qǐng)注意上面的小標(biāo)題。即使說(shuō)是“專線服務(wù)”,也并非是為每個(gè)用戶準(zhǔn)備物理意義上獨(dú)自占有的線路。
此處所說(shuō)的“專線”是相對(duì)于一般來(lái)說(shuō)的類似電話網(wǎng)的公眾線路而言,指的是可限定于特定客戶之間的通信線路。不是只連接兩處地址的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信(P-P),而是多個(gè)地址構(gòu)成星狀或樹(shù)狀的點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)(P-MP)通信線路。無(wú)論是哪種形式,一般都是多個(gè)用戶共用1條物理專線。即使是共用1條線路,也并不相互干擾,因而從利用方的角度來(lái)看似乎是專有這條線路。如果按照客戶的數(shù)量設(shè)置真正意義上的專線,費(fèi)用、設(shè)備和場(chǎng)所都將劇增。
例如,日本一家名為“hogehoge電信”的空中架設(shè)通信公司負(fù)責(zé)提供覆蓋東京-名古屋-大阪的專線服務(wù)。在這種情況下,首先“hogehoge電信”公司需要準(zhǔn)備連接?xùn)|京-名古屋-大阪的主干通信線路,然后針對(duì)接受專線服務(wù)的顧客,以從主干通信線路分支的形式將線路拉到用戶的地址。在基干通信網(wǎng)部分,通信公司使多個(gè)用戶的通信實(shí)現(xiàn)多重化,再通過(guò)相同的線路匯總。
這樣一來(lái),利用東京-名古屋之間專線服務(wù)的用戶與利用東京-大阪之間專線服務(wù)的用戶在東京-名古屋之間共同使用相同的主干通信網(wǎng)。這種做法可降低提供服務(wù)方的成本,并且(看起來(lái)似乎)可確保用戶方能夠獨(dú)自利用專線。
如果從利用者的角度來(lái)看,這并非是物理上的專用線路,但如果從通信經(jīng)營(yíng)方的角度來(lái)看,因?yàn)槭褂昧宋锢砩蠈S玫耐ㄐ啪€路,因而專用服務(wù)具有優(yōu)越的穩(wěn)定性。即使共用主干通信網(wǎng)部分,共用的通信用戶之間也不會(huì)出現(xiàn)相互干擾的情況,與非特定用戶的大量利用者共享的公眾通信網(wǎng)(普通的電話網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng))相比,安全性更高。
于是就會(huì)得出這樣的判斷:即使要對(duì)通話進(jìn)行加密,是不是也可以多少降低一下復(fù)雜程度?如果降低加密的復(fù)雜程度也不會(huì)存在什么問(wèn)題,就可以減少加密和解密所需要花費(fèi)的工夫,從而提高效率。不過(guò),還要考慮到盡管是利用海底電纜的通信,如果大意了也會(huì)被監(jiān)聽(tīng)。
轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明:北緯40° » 網(wǎng)絡(luò)電子戰(zhàn)中的無(wú)線電波監(jiān)聽(tīng)與密碼破譯

