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—–汇众国际注册主管666511IT技术—–在将来战争中数据的作用将越来越重要,数据的正确与否直接关系到战争的胜负,以至能够说数据战就是将来战争的一种极端重要的方式。数据战可看成是在维护己方产生、存储、分发、处置、剖析和应用信息才能的同时干扰敌方相同才能的才能。
随着以比特币为代表的各种虚拟币的热度不时进步,其背后的支撑技术——区块链技术也惹起了业界的激烈关注。区块链就是一种网络上的各参与者都能共享但没有哪个单一实体可以控制的共享散布式防窜改数据库。由于区块链技术有去中心化、去信任、防窜改等突出优点,其应用曾经不只限于金融圈,逐步进入到军事范畴。包括美国和北约在内的多个国度和组织都在积极探究区块链技术在军事范畴的应用。即将开业
应用区块链可提供一种数据战网络设计、运营和防御的新范式。区块链可用于在高度对立环境中对敌作战,让指挥官和顾问人员能牢靠指挥和控制部队。区块链的机理是假定网络中存在敌方;应用未受损节点的数量优势压制敌方行动;让信息永世防操控或毁坏。总之,区块链是在一个不可信的世界中发明了一种可信系统,有宏大的军事应用潜力。
区块链的概念
所谓区块链就是一种网络上的每个参与者都能共享但没有哪个单一实体可以控制的共享散布式防窜改数据库。换句话说,区块链是一种存储数字记载的数据库。网络参与者群体能够共享该数据库,一切网络参与者都可提交归入区块链的新记载。但是,这些记载只要经过该群组大多数人的同意(即取得共识)后才干添加到数据库当中。此外,一旦记载参加就永不可修正或删除。总之,区块链记载数字信息并维护其平安的方式是使之成为该群组分歧认可的过往记载。
区块链是由中本聪(化名)于2008年与加密货币“比特币”概念一同初次提出的。中本聪的想象是“买卖双方能够不经过金融机构直接停止在线支付。”但是,没有可信中央权威实体监视账目和买卖,没法避免不老实人的一币多花问题。中本聪的处理计划是采用一种带时间戳的、基于共识的加密标志买卖散布式数据库,这些买卖构成不能窜改的记载——区块链。比特币于2009年变为理想,从那时到2016年4月,比特币的市场资本总额从0增长到超越63亿美圆,2018年更是超越1000亿美圆。每天都有约660万比特币用户在全网停止12万笔买卖,买卖额超越7500万美圆。
比特币是区块链技术应用的一个著名实例。曾经发作的每一次比特币流通、每笔比特币买卖以及每笔比特币账目都记载在运转于开放互联网上的区块链数据库中,完整暴露在政府、立功组织和黑客面前。但比特币区块链从未被黑过。因而这一技术十分值得研讨。
固然许多年来,比特币实践上成了“区块链”的代名词,但二者明显是两种不同的技术。比特币仅仅是区块链的第一种盛行应用,就好像Email是互联网的第一个盛行应用一样。实践上,区块链应用潜力宏大。区块链的支持者将区块链的成熟度和创新潜力比作1992年的互联网(万维网之前的互联网)。但是,区块链技术只是简单应用了现有互联网根底设备,区块链技术的成熟进步速度是互联网的三倍,将来数年内就有望进入主流应用。
业界也认识到了区块链技术的潜力。自2013年起,有超越10亿美圆风险投资投给了120个区块链初创项目。其用处各异,从金融到不可分割资产的跟踪和贸易,如钻石和艺术品,到可作为法庭呈堂证供的数字公证效劳。触及的利益也比一开端有大幅收缩。成熟的大型公司,如洛马公司、IBM、高盛等,也开端研讨区块链在各自范畴的潜在应用。
区块链处理了在局部参与者不可信的不牢靠网络上牢靠交流信息的数据科学难题。区块链平安模型从实质上假定整个流通中会有不老实的参与者,他们不只会制造虚假数据,而且会试图支配老实参与者传来的有效数据。区块链会应用各种音讯传送和共识技术,回绝无效数据,避免有效数据被机密修正或删除,从而保证数据完好性。
区块链相比传统网络防御战略有三大优势:第一,区块链假定网络攻击既来自敌方也来自可信内部人员,因而它不采用边境防护的方式,而是设计用于在一种抵触网络环境中维护数据。第二,区块链网络应用网络的集膂力量积极对立歹意行为者的动作。即,区块链会应用以多打少的不对称优势。最后,区块链完成平安性不依赖于机密或信任。区块链中,没有终会暴露的所谓机密,没有待维护的密钥,也没有可信管理者。区块链提供的是一种内在平安功用,汇众国际还可依据应用需求在其上添加其他平安功用。正是有了这些优势,区块链才干在没有可信中央权威机构的状况下在开放的互联网上胜利平安运转,并完整暴露给歹意行动者。区块链在敌方采取歹意行动的状况下仍能维护数据完好性,因此关于军队在将来高度抵触环境中取胜有着宏大的军事适用性。
区块链技术构成
与大局部技术一样,区块链也综合运用了多项其他新兴技术提供共同的新功用和才能。
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表1平安哈希函数输入输出实例。
哈希计算:数字指纹
区块链采用一种称为平安哈希算法(SHA)(即哈希计算,hashing)的加密术。与其他加密方式不同,平安哈希算法不运用所谓机密,如口令或密钥。哈希计算标准是由美国国度规范技术研讨所(NIST)开发的,可供政府和私营实体公开运用。哈希计算用于将恣意长度的数字信息(如,文本、图片、视频等)转换为预定长度位的串。例如,经过SHA-256算法处置过的数字信息将输出256位的字符串,相当于字母数字文本的32字符串。平安哈希值有两个重要属性。首先,该算法是单向的。即,不能依据输出推导出输入。其次,关于恣意全局独一的输入,输出字符串也是全局独一的。经过相同哈希算法处置相同信息片段总是返回相同结果,同时不会有其他输入会生成同一结果。表1阐明了这一点。经过SHA-1哈希算法处置某点天文坐标,生成的是一个40个字母数字字符的串。将位置经度小数点后第四位加1形成8.5米偏向后再次处置。这次处置后计算的哈希值与原始哈希值简直完整不同。将一幅图修正一个像素或将某本书修正一个字母,也会呈现相似状况。因而,哈希计算是在不直接检查数据的状况下考证一段数据完好性的有效工具。
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图1区块链数据构造。
数据构造及其内容
区块链是一个由一群记载“区块”组成的数据库,每个区块都包含有到前一区块的加密链接,构成一个链。区块链开端的区块称为“创世区块”。新区块添加时,要堆叠在前一区块之上。区块链表示图如图1所示。区块链就像一本书中的书页。每个区块(书页)都包括一个区块头(就像书页顶部的辨认信息)和内容(如,书页中的文字)。每个区块的区块头都含有多段信息,而本文仅描绘三段信息。区块头中首先也是最重要的是信息数字指纹,即前一区块的哈希值。接下来是标识该区块创立时间的时间戳。最后是该区块的内容哈希值。
内容哈希也称为默克尔哈希,是默克尔哈希树最高节点(根节点)处的哈希值。默克尔哈希树是一种加密数据构造,应用数学方式将一个区块的全部内容链接到一个单一哈希值。让恣意用户都可快速重构恣意区块,应用最少信息量证明其内容的完好性。区块链中每个区块都会链接到其前一个区块,因此具备内部分歧性,不用检查任何区块的内容就能够考证分歧性,就像不用读书的内容就能够考证每一页的存在一样。这种数据构造关于区块链平安性十分重要。
每个区块中存储的信息汇合能够是任何数字内容,包括简单文本、构造化音讯、图片和视频等。区块链中存储的任何信息都是永世平安的,都是永不可更改的历史记载。
肯定区块链内容时需求在两个要素间停止根本权衡:秘密性和文件大小。区块链中存储的任何东西都能被一切网络成员看到。这一特性的优缺陷都很明显,优势包括可以轻松在全网考证信息,优势则包括无法控制能看到该信息的人。文件大小也是个重要要素,由于完好区块链包含以往参加的每一条数据记载。假如数据记载太大且添加频繁,则区块链也会非常宏大,这就是所谓的“收缩”问题。在去中心化的区块链网络中,收缩问题更为严重,由于区块链中有多个网络节点独立结构数据库。
共识机制
共识就是一个不论有几有缺陷过程也能让一套散布式过程就一个值或一个动作达成协议的过程。其正式称号为“拜占庭将军”问题。一种最著名的共识算法叫适用拜占庭容错(PBFT),在平安关键系统中普遍运用,如飞机上的四冗余导航系统。在区块链网络中,共识机制用于避免不老实行为人向数据库中写入可能无效的信息。恣意给定区块链运用的详细共识机制取决于许多假定条件,包括双方间的信任度以及其利益的分歧性,还包括网络外形和同步等相关要素。例如,比特币共识模型是一种去中心化和去信任模型。因而,每个节点独立考证每笔买卖;独立考证新区块;在区块链中呈现“分叉”时,独立选择算力最长的分支。参军事意义上说,共识机制应用多数老实节点对少量不老实节点的数量优势完成对敌的不对称优势。因而,随着网络范围的增长,攻击区块链会越发艰难。
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图2普通网络拓扑图。
网络体系
区块链能够采用多种网络体系,从完整中心化到完整散布式体系,如图2所示。但无论采用哪种网络体系,都要在平安性和效率间停止权衡。例如,在中心化网络中,一切外层节点都依赖中心节点完成网络功用。因而,假如中心节点被攻击,则整个网络都可能遭到影响。而另一方面,则是每个节点都独立于任何其他节点发挥功用的散布式网络。散布式节点个体遭到损害不会危及网络整体。
访问控制
区块链的访问控制经过两种方式完成:答应方式和非答应方式。非答应方式是公有链采用的方式,运作时没有访问控制。只需有恰当软件和衔接,任何人都能参加网络并与区块链接口,无需中央权威实体答应。相反,答应方式,即私有链采用的方式,让管理员可控制网络参与者、能看到区块链哪些局部、谁可向区块链中写入、以至共识群体的组成。
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表2军用网区块链节点类型实例。
网络节点类型
网络节点既是区块链用户也是防御者。作为用户,网络节点既会生成待归入区块链中的新记载也会应用区块链获取历史信息。网络节点也可经过参与共识机制的方式维护区块链,固然并不是一切节点都参与每次共识过程,这要取决于访问控制等措施。任何区块链网络中的节点类型都会不同,取决于网络用处。
在军事场景中,依据相关才能,如处置、存储、通讯等,可想象构建三类节点,包括全节点、局部节点和简单节点。每种节点的实例和职责如表2所示。全节点作为区块链网络的主干,最重要的功用是树立和维护区块链数据库的最新完好副本。其另一重要功用是生成新区块,然后分发到其他节点。接下来,全节点将考证新买卖或收到的来自其他节点的区块,保证其契合共识规则并维护数据库的内部分歧性。最终,与一切其他节点一样,全节点会生成和发送归入数据库的新记载。
第二类节点是局部节点。由于平台设计上的限制,局部节点没有足够的才能维护区块链数据库的完好副本,只保存只包含每个区块的区块头的区块链副本。如之前所述,区块头包括之前区块的区块头哈希值、时间戳以及当前区块内容的哈希值。这样,局部节点不只能够考证区块链的分歧性,还能够完整考证每个新区块。一旦考证完成,则只保存该区块的区块头数据。在比特币中,这种遭到限制的区块链模型将数据库大小减少了1000倍,从45GB减少到了只要45MB。但是,由于丢弃了区块内容,因而局部节点要考证恣意之前的买卖需求全节点的支持。
第三类节点是简单节点。如表2所示,简单节点只生成、发送和考证新记载。简单节点在设计上是才能有限的低本钱商品化设备。但区块链网络中的这种节点关于共识机制仍很有价值。
区块链的军事应用
区块链技术在国防应用中十分有用。以下将描绘三个详细用例。在这三个用例中,区块链无论对其运转还是支持都非常有用。
网络防御:数据完好性
网络防御是一种区块链技术的低本钱高报答应用。如前所述,网络平安要依赖机密和信任维护平安性,但这二者都无法保证。而区块链的运转与机密和信任无关。斯诺登就是应用对其管理员身份的信任,复制了多份特权文件,然后窜改了可监控其行为的审计日志。
区块链则可经过两种方式维护真相。首先,它会将数字事情信息发送给区块链网络上的其他节点,让数字事情得到普遍见证。然后,区块链可应用共识机制确保这些事情在数据库中永不会被敌方修正,从而保证其平安。
区块链还可加强网络防御的边境平安战略,不只仅是协助在边境上修起高墙,而且还可监测高墙以及墙内的一切事物。现代系统的复杂度不时提升,包括武器系统,破绽越来越多,可检测性却越来越差。采用区块链不是要查找破绽,这无异于大海捞针,而是监控组成待维护系统的每项数字资产。假如针对系统的歹意攻击是针对系统配置的完好性攻击,那么应用区块链,系统中每个构件的配置都停止了镜像,停止了哈希计算,并放到数据库中维护其平安,之后还不时遭到监控。对任何配置的任何非方案性修正,不论是修正多小都会被立刻检测出来。
供给链管理
由于军用系统的嵌入式软件系统越来越多运用商业现货构件,因而军方关于国防系统供给链的忧虑越来越大。这些商业构件很可能包含一些蓄意留下的破绽,敌方可能会择机应用这些破绽。美国一本名为《幽魂舰队》的小说曾大肆渲染了这一要挟。在这本小说中,虚拟了某国应用成心嵌入在日常电路板中的破绽,使一整队F-35机群丧失了作战才能。因而,需求完成资产的溯源和一切权可追溯才能。
采用区块链就是一种处理计划,空军可对从飞机支架到驾驶舱的每一片电路板、传感器和每个软件构件停止溯源。电路板设计公司能够运用区块链记载电路的每次设计迭代。制造商可记载其消费的每个型号和每片电路板的序列号。最后,批发商可记载每批电路向系统集成商的销售状况,然后者可能会记载电路分配到详细飞机组件的状况等等。这样,就应用区块链树立了资产一切者间传送资产的永世记载,并因而树立了溯源机制。
这种系统明显对军方和国防工业都非常有益,不只是系统消费阶段。许多武器系统的设计寿命达30年以上。但是,这些系统所用计算技术的设计寿命期却很少超越10年。因而,随着时间的推移交换老旧零件十分艰难。此外,美国联邦法律制止美国国防部运用无法溯源的部件;任何一切权状态不连续的零件都不能运用,即便这些零件的确有用,且需求量很高。除可协助美国国防部支持既有系统外,分销商在区块链中跟踪特别指定的商业现货构件并维持其可溯源还可取得经济利益。
弹性通讯
采用区块链技术能够在高度竞争环境中提供弹性通讯。在高端抵触中,军方必需做好应对敌方抢夺电磁频谱的准备,特别是针对关键通讯系统,如卫星、水下线缆、战术数据链等。此外,敌方还会尝试操控用于完成杀伤链的数据。对立这种要挟需求可以平安生成、维护和共享数据,不受敌方行动的影响。而区块链网络就能提供这些才能。
比特币网络完成了这些才能的去中心化。比特币由于互相强迫执行其平安协议,包括其音讯传送系统,其协议对各种通讯介质的适配性,采用散布式区块链数据库以及共识机制,因而抗抑止才能比拟强。比特币采用点对点音讯传送模型,数秒内即可将每一音讯传播到遍及全世界的每个活泼节点。比特币网络中的每个节点都参与这一效劳,包括智能手机。假如节点的空中、无线或卫星互联网效劳中缀,比特币音讯仍可经过备用信道发送,如HF无线电、传真,以至可转为条形码人工携带。一旦收到音讯,效劳节点就可考证该音讯,然后将其转发给衔接的每个对等衔接节点。其中有7000个可独立将音讯聚合到新区块中的全节点。由于没有中心化的主节点被中缀,因而网络在大局部衔接中缀时仍可工作。最后,区块链的共识机制可保证不老实行动者生成的无效音讯和区块会被疏忽。这些协议一同保证了考证后的音讯业务能够在全世界牢靠传输,即便有针对通讯途径、各节点或区块链自身的歹意攻击。
结语
军队可以在将来的高度抵触环境中获得成功,取决于其能否能胜利执行数据作战行动。即维护其本人生成、存储、分发、处置、剖析和应用信息的才能,同时干扰对手的同等才能。很明显,这需求维护网络化系统不受要挟。但是,固然网络要挟在不时开展,但对应的网络防御措施却开展迟缓。这种要挟不只是由于歹意软件和嵌入式计算设备的数量不时增长形成的,而且还在于敌方经过简单盗取数据为数据支配提供支持的战略。因而,军队要在数据战中获得成功,需求开发一种可以克制当前战略之缺乏和将来要挟的网络防御模型。
区块链技术就提供了这样一种模型。区块链没有采用传统网络平安措施许多有问题的假定条件。首先,区块链是去信任的。区块链假定会遭到内外部攻击。其次,区块链具备透明平安性,它不依赖于易呈现问题的所谓机密,而是依赖一种加密数据构造,作为添加附加平安协议的平安根底。最后,区块链是容错的,它们运用算法共识机制谐和老实节点的工作,回绝不老实节点。这三个属性让系统设计人员能够重新构思网络空间系统和网络的根底架构。区块链技术的军事应用潜力宏大。

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