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阐述link16数据链可能存在的安全问题,并设想可能的攻击方法及防御方案。求大神? 第1页

  

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LINK16数据链的接入方式是TDMA(时分多址),基本原理是将时间分割为一个个小单元,只允许每个单位在自己分配得到的时间段中发言,其余时间收听其他人发言,从而达到避免通信冲突的效果。

基本分配时间单元(时隙)为7.8125ms。

在每个时隙中,采用双脉冲通信模式的LINK16数据链可发射129个脉冲,每个脉冲宽度为6.4us。

如此窄的脉冲宽度配合脉间跳频工作,即相邻不同脉冲的工作频率不同,将会使得转发式干扰难以生效。转发式干扰,即接收到脉冲信号后进行调制然后转发出去,以求达到干扰信号覆盖原信号的效果,但我们知道,光的速度是30万公里每秒,6.4us的时间中光可以走1.92公里,也就是说,发射方-干扰方-接收方这条线的路径长度减去发射方-接收方的路径长度,其差值不能大于1.92公里,否则转发式干扰会彻底失效,但这个条件在实战中几乎是不可能实现的。

精准一对一的转发式干扰无法实现,如果不考虑事先知道LINK16的跳频图案这种特殊情况,我们能够考虑的就只有广撒网,进行宽频道阻塞干扰。

要进行宽带阻塞干扰,我们就要知道LINK16数据链的跳频工作频点情况。

事实上,LINK16数据链一共有51个工作频点,分布在969~1008MHZ,1053~1065MHZ,1113~1206MHZ三个主要频段上。

首先是最蠢的方法,即全频道阻塞干扰。由上述工作频点图我们可以知道,LINK16的工作带宽为237MHZ,所以只要用大于工作带宽的噪声干扰信号覆盖这个频段,就可以达成干扰效果。

由于LINK16使用了扩频与RS码纠错的方式,干扰信号能量的绝大部分都未能起到效果,导致需要很高的干信比才能达到有效干扰的效果。干信比达到23db时才出现误码,达到28db时误码率达到0.01,达到33db时误码率达到0.1。这对于干扰机的距离与功率,增益等都提出了较高的要求。

干信比的数值由发射机到接收机的距离的平方,干扰机到接收机距离的平方,接收天线增益,发射天线增益,干扰天线增益,发射功率,干扰功率数值决定。p为极化失配损耗取0.6,Lccsk为扩频损耗取5/32,Lwindow为跳时损失,Lfh为跳频损失。

除了F22与F35战机,F16,15,18此类三代机以及预警机基本都使用的是刀状全向天线为LINK16数据链提供通信支持,所以接收天线对干扰机和发射机增益都是0。

假设一架E2预警机在一群FA18战机后方200公里处提供支持,预警机全向天线发射平均功率为100w,如果干扰机在FA18机群前方同样200公里处,使用全向天线进行干扰发射,那么要使得LINK16数据链产生误码,发射平均功率需要达到210kw级别,即使是对于大型电子战机来说,如此大的发射功率也是不可能实现的。而对于抵近到50公里远的电子战机例如歼16电此类战机,发射平均功率需求也要达到15kw级别,这也是难以实现的,并且要使得误码率达到0.01甚至0.1的话,发射功率还要增加,这显然是不现实的。

简单的全频道噪声干扰无法达到干扰效果,再看窄带梳状干扰。梳状干扰频谱呈离散形式,功率利用率更高,理论上会比连续谱宽带干扰效果更好。噪声调频信号通过改变调制方式就可以改变信号带宽,由此产生窄带梳状干扰覆盖LINK16工作的51个频率点。

使用窄带梳状干扰时,干信比达到10db即产生误码,达到17db误码率达到0.1。即200km处干扰机功率要求降为10.4kw,误码率达到0.1时干扰功率降为52.4kw。50km处干扰机功率分别为0.7kw,3.3kw,对于大型电子战机与歼16电此类平台来说是完全可以实现的指标。

对于高新电子战机这种大型平台来说,完全可以使用L波段的大型相控阵天线阵列实施瞄准干扰,获得干扰机的信号发射增益,这样还可以进一步大幅度降低对功率的要求,进行远程通信遮断。

这其实也体现出目前传统三代机使用的全向数据链天线和LINK16本身在抗干扰能力方面的弱势,LINK16数据链使用的RS交织纠错码与扩频技术都还有改进的空间,例如使用Turbo纠错码和更强的脉压扩频技术等。LINK16数据链的跳频工作带宽也有待进一步扩展,增加更多的频点,提高抗干扰能力。

三代机使用的全向数据链天线也在抗干扰能力上处于弱势,新一代战斗机例如歼20,歼35,F35,F22等都采用了相控阵通信天线设计,像是F35就拥有六面相控阵天线专门负责MALD数据链的通信,相控阵天线的快速瞄准能力,自适应方向图增益调节能力都对抗干扰有很大的帮助,几乎是无法被有效干扰的,只有使用这种通信体制才能够在高烈度对抗的战场环境中保持联络畅通。

没有相控阵通信设计的传统三代机可以通过加挂相控阵通信吊舱来弥补这方面的缺陷,希望在未来能够更多看到此类产品的出现。




  

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