1.3 网络化水声对抗面临的挑战和机会

虽然网络中心战的概念是由美国海军提出的，但其中所指的网络更多的是空、陆、天的网（因此，其实施主要在海面之上）；而由美国空军/陆军提出并不断完善的赛博战（网络战）的概念同样关注的是这些网络。但即使只是从概念上讲，网络中心战和赛博战（网络战）也并没有将水下网络排除在外。实际上，随着水下网络的不断发展和成熟应用，完整的五维（空、陆、海、天、网）战争概念呼之欲出。“网络化水声对抗”即是此拼图上的重要一块，其概念也包括了水下网络的攻防。因此，从这个意义上说，“网络化水声对抗”就是信息战在水下战场的表现形式。

和传统的基于平台的水声对抗相比，网络化水声对抗由于水声网络的引入和应用而具有不同的内涵和外延，也因此具有许多新的特点。网络化水声对抗将水声通信和水声网络与传统的水声对抗结合在一起，作为一个新的概念，其实施面临着诸多挑战，同时也蕴藏着一些机会。

1.3.1 网络化水声对抗面临的挑战

1.水声通信方面的挑战

水声通信是水声网络的基础之一。容易想象的是，一旦切断水声网络中节点之间的联系，网络就将退化为单个节点的集合，而其中的中继节点更是再无用武之地。图1-5给出了水声通信对抗多种类别的示意，包括中断、窃听、篡改和伪造等。

然而图1-5所示只是最理想的情况。水声通信技术发展日新月异，且结合水声网络的发展，还出现了专门适用于水声网络的通信方法和体制。因此，在未知水声网络通信体制的条件下，对其中的水声通信信号的探测和识别就成为了一个严重的障碍。其中可能的挑战包括：

·水声通信信号的截获；

·水声通信信号的分析；

·水声通信信号的主动干扰。

这是一个环环相扣的过程，一旦从某处取得突破，则可能带来全局的破解。

2.获取网络分布参数的挑战

相比于其他种类的网络，水声网络是一种相当稀疏的网络，其中网络节点数目有限，节点间距根据不同应用甚至可能在几千米的量级。图1-6给出了一个空中无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，WSN）和一个水声网络（Seaweb 2002 for FRONT）的对比。

因此，即使利用有效的手段探得了某些节点，并通过有效的手段对其通信信号进行了正确的跟踪，仍难以确定网络的规模和分布。无法确定网络的规模和分布，难以对整个网络进行有效的攻击。

3.网络协议不确定性的挑战

目前，水声网络的开发尚处于一个研究多于应用的阶段，不同的开发者使用不同的通信方式和专用的通信设备，根据各自不同的应用需求，开发了不同的网络协议。

这些协议之间通常没有共同的考虑，没有很好的通用性。因此，对于非开发者来说，这些网络协议是不透明的。网络协议的不确定性，给针对其的对抗带来了极大的障碍，因为对于网络来说，破坏其网络协议是一种最为有效的对抗手段。

4.干扰实施设备的挑战

（1）干扰设备的研制

由于水声网络中通信信息的未知性，难以设计一种窄带（瞄准式）的干扰设备。而宽带干扰设备若能够长时间大功率发射，其体积难免会庞大并且能源供给也是一个问题。这样的设备在实践中特别是单独使用时会受到诸多限制。

（2）干扰设备的投送

即使拥有了有效的干扰设备，如何将其安全投送至敌监视严密的水声网络工作区域，也是一个极具挑战的问题。

与水声网络进行对抗，将面临诸多挑战，这些挑战来自网络本身，以及与其相关的各个方面。要达到对抗的目的，必须直面这些挑战，并努力寻求其中的突破口。

1.3.2 网络化水声对抗潜在的机会

事物都有两面性。对于网络化水声对抗的实施，虽然困难重重，但也存在一些潜在的机会。

1.水声通信和水声网络的标准化

无论是计算机网络还是无线传感器网络，都有相应的标准可循，或说是在发展过程中逐渐形成了各种标准。而在水声网络的研究中，目前还处于一个“各行其是”的状态。

随着水声通信和水声网络的发展，对标准化方面的需求日益凸显，而对其实现所需的支持也逐渐成熟。特别是在水声通信方面，许多标准化的工作事实上已经开展或发布。如Chitre等推出的层间信息标准化的Modem网络层结构，Stokey等研究的AUV网络的应用层协议。WHOI（Woods Hole Oceanographic Institute）于2000年发布了小型MODEM的物理层标准，Benthos公司实现了商业化的兼容性MODEM开发。

如果水声网络（水声通信）实现了标准化，未来构建水声网络将像构建WiFi（Wireless Fidelity，无线保真）那样简单，用户还可以自由选择来自不同厂商的部件。图1-7给出了一个标准化的路线图。

应该说，水声通信和水声网络的标准化是为自身的发展而采取的手段。但同时，这也为对其实施攻击创造了条件。正如在计算机网络和无线传感器网络中所遇到的问题一样。

2.从网关节点寻求突破

考虑中心式的水下网络，所有节点的信息（无论是其生成还是其转发的。当然，其中有些是经过处理的结果信息）最终都汇聚到网关节点，再与其他的平台或网络实现交互。

对于水声通信和水声网络的分布/规模判断具有相当的难度，然而，利用声学手段，辅以其他的措施，对浮于水面上的网关节点的探测可行性是完全存在的。

在探得了网关节点后，则可进一步对网络的信息进行跟踪确定。或者，可以更直接地摧毁网关节点而使整个水声警戒网络陷于瘫痪，这样所有的节点都将迷茫于信息的归宿。

3.水声网络不完善的安全机制

从目前的研究和应用情况看，水声网络的能源是一个必须面对的问题。主要表现在两个方面：①由于节点功能强大，因此对能源的消耗远远大于其他种类的网络；②水声网络的应用环境决定了其无法使用其他平台上的电源。目前通用的方法是使用电池供电，而电池供电一个突出的问题是能源的有限性。

以上两个方面显然是一对矛盾。抛却水声网络研究中安全措施的不成熟性，安全机制本身也会带来巨大的能源消耗。这也许是安全机制永远无法完善的一个重要原因。

4.UUV技术发展带来的机会

针对挑战，所有为解决对抗设备的研发和投送的努力都值得肯定。

2004年11月，美国海军发布了《美国海军UUV主计划》，明确了UUV（Unmanned Underwater Vehicle）在美国海军中的九项主要任务。其中，反水雷和反潜战分别被列为UUV九项最重要任务的第2、3位。第6项为“通信/导航网络节点”。而在其能力需求中，明确提出可“在任何地点、任何时间布放和回收设备”。

受其启发，特别是相对于利用飞机或导弹等的布放方法，利用UUV施行水声网络和对抗器材的布放将是一种高效隐蔽的方法。

同时，结合UUV技术，将对抗技术加入其中，这种新型的UUV本身就将成为一种可资利用的对抗装备。

和任何新生事物一样，网络化水声对抗的出现也有其需求牵引和技术推动两方面的合力。网络化水声对抗的发展也面临着不可避免的困难，但也具有潜在的机会。

因此，直面挑战，抓住甚至创造机会，是实现网络化水声对抗系统和技术跨越式发展的必由之路。