卷首語
截獲風險模擬推演是通信安全從“經驗判斷”走向“數據決策”的關鍵一步。通過搭建貼近實戰的通信環境,將固定頻率與動態頻率置於相同電磁乾擾、監測強度下對比測試,不僅能直觀呈現兩者抗截獲能力的差異,更能通過量化風險係數,為通信技術選型提供科學依據。從模擬環境的參數校準到風險模型的構建,從單次測試的數據記錄到多場景的規律總結,技術員們用嚴謹的實驗設計、精準的數據采集、係統的分析論證,將“看不見的截獲風險”轉化為可計算、可對比的數值,為後續通信安全體係的完善奠定了“數據驅動”的實踐基礎。
1978年初,截獲風險模擬推演項目正式啟動——背景源於前期機械密碼機被截獲案例的頻發,以及電子加密技術推廣中的爭議:部分部門認為“固定頻率操作簡單,短期無需替換”,而技術團隊則主張“動態頻率是抗截獲關鍵”。為化解爭議,某科研院所牽頭啟動推演,由陳技術員負責整體設計,核心目標是“搭建貼近實戰的通信模擬環境,量化兩種頻率的截獲風險”。
初期麵臨的核心難題是“環境參數複現”——實戰中電磁環境複雜含自然乾擾、敵方監測乾擾),如何在實驗室模擬真實場景?陳技術員團隊調研了19701977年的實戰通信記錄,梳理出三類典型環境:低乾擾環境如內陸平原,電磁乾擾強度≤40d)、中乾擾環境如邊境地區,乾擾強度4060d)、高乾擾環境如戰場前沿,乾擾強度≥60d),確定將這三類環境作為推演基礎場景。
209改進型,工作頻率18hz,加密方式為機械齒輪組合)、動態頻率設備基於國產跳頻原型機,頻率池含8個頻段1624hz,跳頻速率可設110分鐘切換),確保設備性能與當時實際使用水平一致,避免因設備代差影響測試公平性。
為保證數據可靠性,陳技術員製定“三重複原則”:每個場景下的測試至少重複3次,取平均值作為最終數據;同時引入“盲測機製”——測試人員不知曉當前測試的是固定還是動態頻率,僅記錄截獲結果,避免主觀偏差。
推演啟動前,團隊用1977年某邊境實戰截獲數據固定頻率18hz在中乾擾環境下截獲率65)校準模擬環境,調整乾擾源強度與監測設備靈敏度,直至模擬測試結果截獲率63)與實戰數據誤差≤3,確保模擬環境的真實性。
1978年3月,通信模擬環境完成搭建——分為“通信發射端、電磁乾擾源、監測接收端、數據記錄端”四大模塊,各模塊參數嚴格匹配實戰場景。負責環境搭建的李工程師,對每個模塊的功能與參數進行細化設計。
通信發射端:固定頻率設備設置為“連續發射”模式模擬日常通信的持續信號),發射功率5與野外便攜設備一致);動態頻率設備按“跳頻速率5分鐘切換”“頻率池8個頻段”設置,發射功率相同,確保兩者僅頻率特性不同,其他參數一致。發射端還配備信號衰減器,可模擬不同距離110公裡)的信號傳輸衰減,貼近實戰中通信節點的距離差異。
電磁乾擾源:采用可編程乾擾儀,可生成三類乾擾信號——自然電磁乾擾如雷電模擬信號)、敵方監測乾擾如美軍anaq99乾擾機的信號特征)、雜波乾擾模擬民用通信頻段的信號疊加),乾擾強度可在3080d間連續調節,覆蓋低、中、高乾擾場景。
監測接收端:參照美方當時主流監測設備如anprd10測向機)的參數,設置接收頻段1030hz,靈敏度≤100db,具備“頻率掃描”“信號鎖定”“密文記錄”功能,可自動記錄截獲信號的頻率、強度、持續時間,以及成功鎖定頻率的時間從開始監測到鎖定的時長)。
數據記錄端:連接監測接收端,自動采集並存儲測試數據,包括“截獲成功率”成功鎖定頻率的測試次數總測試次數)、“鎖定時間”每次成功鎖定的平均時長)、“密文完整性”截獲密文占總發送密文的比例),為後續風險係數計算提供基礎數據。環境搭建完成後,通過20次預測試,確認各模塊運行穩定,數據采集誤差≤2。
1978年4月,固定頻率截獲風險首輪測試啟動——李工程師團隊按“環境梯度”開展測試,先從低乾擾環境開始,逐步提升乾擾強度,重點記錄不同暴露時長下的截獲數據。暴露時長設置為10分鐘、30分鐘、1小時、2小時,覆蓋日常通信的典型時長。
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)測試結果:暴露10分鐘時,監測設備成功鎖定頻率的次數占比35,平均鎖定時間8分鐘;暴露30分鐘時,截獲率升至65,鎖定時間縮短至5分鐘;暴露1小時時,截獲率達90,鎖定時間僅3分鐘;暴露2小時時,截獲率100,鎖定時間2分鐘。數據顯示,隨著暴露時長增加,截獲率呈線性上升,鎖定時間呈指數縮短。)測試:暴露10分鐘截獲率25,鎖定時間10分鐘;30分鐘截獲率50,鎖定時間7分鐘;1小時截獲率75,鎖定時間5分鐘;2小時截獲率95,鎖定時間3分鐘。對比低乾擾環境,相同暴露時長下截獲率降低約2025,鎖定時間延長23分鐘,說明乾擾強度對固定頻率截獲有一定抑製作用,但無法改變“暴露越久風險越高”的趨勢。)測試:暴露10分鐘截獲率15,鎖定時間12分鐘;30分鐘截獲率30,鎖定時間9分鐘;1小時截獲率55,鎖定時間7分鐘;2小時截獲率80,鎖定時間5分鐘。即使在高乾擾下,暴露2小時的截獲率仍達80,證明固定頻率在長時間通信中,即使有乾擾保護,仍麵臨高截獲風險。
首輪測試還發現“設備穩定性對截獲的影響”:固定頻率設備因機械部件磨損,信號頻率漂移±0.05hz,反而使監測設備更容易識彆漂移信號在頻譜圖上呈“寬帶特征”,比穩定信號更易捕捉),導致某台老化設備的截獲率比新設備高15,進一步驗證了機械密碼機硬件缺陷對安全的影響。
1978年5月,動態頻率截獲風險測試啟動——趙技術員團隊沿用固定頻率的測試場景與參數,重點對比“跳頻速率”“頻率池大小”兩個核心參數對截獲風險的影響,跳頻速率設置1分鐘、5分鐘、10分鐘,頻率池設置8個、16個、32個頻段。
低乾擾環境下,跳頻速率1分鐘、頻率池8個頻段的測試結果:暴露10分鐘截獲率5,鎖定時間因頻率頻繁切換,監測設備難以穩定鎖定,此處記錄“首次短暫鎖定時間”)12分鐘;暴露30分鐘截獲率8,首次鎖定時間15分鐘;暴露1小時截獲率12,首次鎖定時間18分鐘;暴露2小時截獲率15,無穩定鎖定監測設備僅能短暫捕捉個彆頻段,無法持續跟蹤)。
中乾擾環境,跳頻速率5分鐘、頻率池16個頻段:暴露10分鐘截獲率3,首次鎖定時間18分鐘;30分鐘截獲率6,首次鎖定時間20分鐘;1小時截獲率9,首次鎖定時間22分鐘;2小時截獲率12,仍無穩定鎖定。對比固定頻率中乾擾1小時75的截獲率,動態頻率優勢顯著。
高乾擾環境,跳頻速率10分鐘、頻率池32個頻段:暴露10分鐘截獲率1,首次鎖定時間25分鐘;30分鐘截獲率4,首次鎖定時間28分鐘;1小時截獲率7,首次鎖定時間30分鐘;2小時截獲率10,無穩定鎖定。即使跳頻速率最慢、頻率池最小,動態頻率在高乾擾下2小時的截獲率仍僅為固定頻率的18固定80vs動態10)。
趙技術員還測試了“跳頻規律被捕捉”的極端情況:故意設置固定跳頻周期如每5分鐘按固定順序切換頻率),在低乾擾環境下暴露2小時,截獲率升至35比隨機跳頻高20),證明動態頻率的抗截獲能力也依賴“跳頻規律的隨機性”,若規律固定,仍存在被破解風險。
1978年6月,固定與動態頻率抗截獲能力對比分析——孫技術員團隊整合兩輪測試數據,從“截獲率”“鎖定時間”“密文完整性”三個維度進行量化對比,重點計算相同場景下的風險差異。
相同暴露時長1小時)、低乾擾環境對比:固定頻率截獲率90,平均鎖定時間3分鐘,密文完整性85因鎖定後可持續接收);動態頻率1分鐘跳頻、8個頻段)截獲率12,無穩定鎖定,密文完整性僅5僅能截獲個彆頻段的碎片化信號)。固定頻率的截獲風險是動態頻率的7.5倍。
相同乾擾強度中乾擾)、暴露30分鐘對比:固定頻率截獲率50,鎖定時間7分鐘,密文完整性60;動態頻率5分鐘跳頻、16個頻段)截獲率6,鎖定時間20分鐘,密文完整性3。固定頻率的密文泄露風險是動態頻率的20倍。
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高乾擾環境、暴露2小時對比:固定頻率截獲率80,鎖定時間5分鐘,密文完整性70;動態頻率10分鐘跳頻、32個頻段)截獲率10,無穩定鎖定,密文完整性2。即使在最不利的動態參數下,其抗截獲能力仍顯著優於固定頻率。
孫技術員還發現“風險疊加效應”:固定頻率在“長暴露+低乾擾”下,截獲率達100,密文完整性85,屬於“極高風險”;而動態頻率即使在“長暴露+低乾擾”下,仍保持低截獲率、低完整性,屬於“低風險”。這種差異在實戰中意味著:固定頻率長時間通信幾乎必然泄露信息,而動態頻率可大幅降低泄露概率。
1978年7月,截獲風險係數模型構建——為將測試數據轉化為可應用的風險指標,何技術員團隊設計“截獲風險係數irc)”,定義為“截獲率x鎖定時間權重x密文完整性權重”,權重根據實戰中“鎖定難度”“信息價值”設定:鎖定時間越短權重越高,最高1.0)、密文完整性越高權重越高,最高1.0),風險係數越大。