区块链技术在军事领域的应用

《区块链技术在军事领域的应用》

近年来,区块链技术越来越成为吸引高度关注的颠覆性互联网技术,它作为一项对未来数字经济和社会发展具有普遍意义的底层技术,正日益被政府、银行、企事业部门所接受,同时也受到各国军方的关注,开始在军事领域得到应用,显示出其巨大的军事价值。

区块链技术的内涵与本质

区块链是分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术的新型应用模式,具有去中心、去信任、集体维护和可靠数据库等特性,其技术的广泛应用实现了数据分布存储和数据非对称加密的有机结合,目前已在金融、物联网、公共服务、公益慈善、供应链等诸多领域崭露头角。

区块链本质上是一个去中心化的数据库。它作为比特币的底层技术,是一串使用密码学方法相关联产生的数据块,每一个数据块中包含了一批次比特币网络交易的信息,用于验证其信息的有效性和生成下一个区块。2008年11月1日,中本聪(Satoshi Nakamoto)发表了《比特币:一种点对点的电子现金系统》一文,阐述了基于P2P网络技术、加密技术、时间戳技术、区块链技术等的电子现金系统的构架理念,标志着比特币的诞生。2009年1月3日,第一个序号为0的创世区块诞生;1月9日,出现序号为1的区块,并与序号为0的创世区块相连接,形成了链,标志着区块链的诞生。在随后的几年中,区块链成为了比特币的核心组成部分:作为所有交易的公共账簿。通过利用点对点网络和分布式时间戳服务器,区块链数据库能够进行自主管理。

 

区块链技术在军事领域的应用

被誉为“数字经济之父”的唐·泰普史考特曾预言称,影响未来几十年的“黑科技”已经到来,它不是社交媒体,不是机器人,甚至不是人工智能科技,而是比特币的底层技术——区块链。据世界经济论坛发布的报告,到2025年,全球GDP总量的10%将存储于基于区块链的技术中。近年来,世界对比特币的态度起起落落,但作为比特币底层技术之一的区块链技术日益受到重视。在比特币形成的过程中,区块是一个一个的存储单元,记录了一定时间内各个区块节点全部的交流信息。各个区块之间通过随机散列(也称哈希算法)实现链接,后一个区块包含前一个区块的哈希值。随着信息交流的扩大,一个区块与一个区块相继接续,形成的结果就叫区块链。

区块链本质上是一种分布式记账技术,它具有以下几个特点。一是去中心化。区块链采取分布式计算和存储,不依赖第三方管理机构,不存在中心化管制,任何参与者都是一个节点,每个节点权限对等。二是开放性。区块链技术的基础是开源的,除交易各方的私有信息被加密,区块链的数据对所有人都是公开的,整个系统高度透明。三是独立性。基于协商一致的规范和协议,整个区块链系统不依赖其他第三方,所有节点能够在系统内自动安全地验证、交换数据,不需要任何人为的干预。四是自动化。区块链基于协商一致的规范和协议,能够自动安全地验证和交换数据。五是匿名性。区块链能够在“去信任”的环境下运行,各区块节点身份信息无需公开或验证,信息可以匿名传递。六是安全性。区块链建立在分散的网络上,每条信息都被记录在块上,而一个块可以覆盖分布于多个节点上的多个副本,每个块通过称为哈希值的唯一代码链接到前一个块。由于区块链中不存在中央管理机构,是一种无中心故障点的系统,因此没有可供黑客攻击的中心点。只要不能掌控全部数据节点的51%,就无法肆意操控修改网络数据,这使区块链本身变得相对安全,避免了主观人为的数据变更。

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区块链将重塑现代军事体系

区块链技术的军事应用前景

当前,区块链技术的应用已经从金融领域逐渐进阶到军事领域。美国和北约在内的多个国家和国际组织均在积极尝试推动区块链技术在军事领域的应用。C4ISRNET最新报告指出,美国国防部目前正在评估区块链技术在军事应用中的可行性。美国2018年颁布的《国防授权法案》要求国防部对区块链进行全面研究,探讨如何将其应用于军事领域。美国国防高级研究计划局授予美国两家计算机安全公司价值180万美元的合同,用于构建其区块链应用程序Guardtime无钥签名基础设施KSI,以验证完整性监控系统是否有可能构建一种不可破解的代码形式,研究区块链应用于保护军用卫星、核武器等高度机密数据免遭黑客攻击的潜力,提高关键系统的安全性。高级研究计划局的工程师还在尝试利用区块链技术创建一个黑客无法入侵的安全信息服务系统。

北约也对区块链的军事化应用表现出了浓厚的兴趣。北约通信与信息处举办了区块链创新竞赛,寻求发现提高军事后勤、采购和财务效率军事级区块链项目。爱沙尼亚和北约正尝试使用区块链技术开发下一代系统,以实现北约网络靶场防御平台的现代化。俄罗斯国防部认为,区块链将有助于军队追踪黑客攻击的来源,并提高数据库的总体安全性,并在俄罗斯时代科技园建立相应的研究实验室。

区块链应用的项目必须有以下几个共同特质:所在领域对数据安全需求极高;所在领域对数据隐私要求极高;运转计算过程需要可追溯、不可篡改;开放姿态,众人皆能贡献参与;拥有自己独立发行的token令牌;互联网应用已经相当成熟。区块链在军事领域的应用,大体表现在以下几个方面。

武器装备从立项论证、研制生产、交付服役到退役报废,需要对全寿命周期内包括设计方案、试验结果、技术状态等大量数据资料进行记录备案。现行的武器装备记录方式,通常为纸质或电子媒介备案,这种传统方式存在安全难以保障、转移交接困难、缺乏有效监管等缺陷。在武器装备管理中引入区块链技术,让上级主管部门、武器装备管理部门和武器装备使用方,甚至武器装备科研单位和生产厂家都参与到武器装备战技状态的更新与维护环节中,形成一个分布的、受监督的武器装备档案登记网络,提高武器装备档案的安全性、便利性和可信度。利用区块链技术,武器装备的每个零部件都可以追踪到原点,这也有助于解决武器装备采购合同的争议,因为块中的任何内容都不能被操纵或删除。引入区块链技术,构建一种不可被破解的完整监控、管理和控制系统,可以进一步提高武器装备管理的安全性、便利性和可信度。

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区块链将被美国用于军事目的

区块链技术有助于构建自主化、安全的任务指挥与控制体系。将区块链与人工智能和军事物联网相结合,将改变未来的军事指挥控制模式,即从集中战斗控制模式转变为分散控制,至少在单位级别。在未来战场上,一群军用无人机以分散的方式持续地共享作战数据和决策,作为一个统一的组织运作,不依赖于单一的决策中心,能够在任何伤亡下不丧失作战能力。另一个适合分散指挥的领域是复杂的火力系统。过去北约海军舰艇一直依赖于一种名为“宙斯盾作战系统”的集中武器控制系统,这是一种巧妙而集中的大脑,能够从数十个传感器收集数据,同时协调几种致命武器的火力。虽然它已经过时了,仍然运行良好,但如果决策中心被拆除,它的集中化特征会使它变得很脆弱。一组通过区块链进行协调的自治系统,可以提供一种更可行的设计,既可以保留协调的优点,又可以消除中央控制固有的漏洞。

现代军用物流正向智能化时代迈进,智能仓储、智能包装、智能运输和智能配送等智能化物联网络将涵盖军事物流的全过程。运用区块链技术,可以降低军事物流的成本,追溯物品的生产和运送过程,并且提高供应链管理的效率。该领域被认为是区块链一个很有前景的应用方向。在智能军事物流系统中,人和物动态、自主组网,构成一个去中心化的对等网络,无需中心服务器,分布式的网络结构可提高军事物流系统的生存能力;接入网络的节点之间可以直接或以中继方式进行通信,实现信息自由交互;用户需求、仓储货品、装载运输、配送中转等军事物流链条中的重要数据信息,将统一保存各区块中,信息安全系数也将大幅提升。“区块链+大数据”的解决方案,就利用了大数据的自动筛选过滤模式,在区块链中建立信用资源,可以双重提高交易的安全性和便利程度,为智能军事物流模式应用节约时间成本,有效解决智能化军用物流面临的组网通信、数据保存和系统维护等难题,进一步提高军事物流系统的生存能力,确保系统有序高效运转。美国国防部委托美国国家制造科学中心和穆格公司,资助开发一个基于区块链的分布式交易系统,使国防部能够在安全的环境中,评估区块链技术对武器装备老旧零部件增材制造和智能数字化供应链流程的适应性。

区块链技术还可以有效解决智能化军事后勤面临的组网通信、数据保存和系统维护等一系列难题。军事后勤保障网络一旦纳入区块链技术,军事后勤系统中的人员和物资就可实现自主组网,构成一个去中心化的网络。军事后勤保障系统中涉及的物资生产、采购、运输、配给等数据,都可以统一保存在各区块之中,使军事后勤信息的安全系数大幅提升。以联盟链为核心,以各军种、各部门需求为导向,可以组成一个完备的联盟链,使军事后勤装备及能源等与各军种、各部门的需求相匹配,时刻处于最佳状态。

不论战争形态如何改变,战场数据的完整性和机要信息保护都是决定战争胜败的关键。区块链提供的去中心化的完全分布式DNS服务,通过网络中各个节点之间的点对点数据传输服务,能够实现域名的查询和解析,确保军事基础设施的操作系统和固件没有被篡改,监控军用软件的状态和完整性,及时发现不良的篡改,并确保使用军事物联网所传输的数据没有被篡改。区块链的多个节点网络通过共识机制运作,单个节点均会储存区块链上所有数据,即便是单一节点遭受攻击,也不会影响区块链系统的整体运行。区块链的分布式存储有效降低了数据集中管理的风险,在一定程度上提升战场数据保护的安全性。

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美国国防部积极研究区块链技术

包括核设施、军用卫星等在内的战略武器系统对数字化系统的依赖程度越来越高。随着网络攻击手段的不断翻新,攻击频度的不断增加,世界军事强国的战略武器系统均面临着网络攻击的威胁。顶尖的黑客非法侵入军事网络信息系统,清理权限日志,以隐藏非法访问设备的痕迹;新的网络病毒改变数据或软件代码,造成类似“震网”病毒式的物理系统破坏。除了在维护数据安全性和完整性上具有独特优势外,区块链技术在网络安全防护等领域也大有作为。区块链可以永久记录数据库的动态,系统中各个组件的配置都可以被记录在案、保护在数据库中并被持续监控。任何配置的任意非法更改,几乎可以被系统立即检测到,将有效防止黑客入侵,且可以将网络日志分布在多个设备之间,使受到攻击的风险最小化。区块链的多个节点网络通过共识机制运作,单个节点均会储存区块链上所有数据。因此,即便是单一节点遭受黑客攻击,也不会影响区块链系统的整体运行。

随着人工智能技术在算法创新、算力提升、数据挖掘等方面的快速进步,区块链技术将展现出更加广阔的应用前景,在数据、网络、激励、应用等各个层面为军事智能化注入新的活力,带来军事领域的技术革新。

区块链技术在军事领域应用面临的问题

区块链的分布式存储有效降低了数据集中管理的风险,大大提升了数据安全水平,在军事领域有着广阔的应用前景。但是应该看到,区块链技术在军事领域的应用也不可避免地存在一些问题,必须引起高度重视。

区块链在军事应用过程中也面临安全问题。与任何技术一样,安全问题出现在区块链开发人员将需求转化为产品和服务的过程中,代码行、共识机制、通信协议等,都有可能带来可被恶意利用的漏洞。区块链目前仍然是一项充满差异化的技术:多种协议和编程语言正在并行开发不同的区块链。因此,区块链的开发人员很难获得保护代码所需的经验。区块链在很大程度上依赖于密码学,即安全通信的有效实践,它是建立在需要保护的通信网络和设备之上,传统的信息安全挑战同样影响到区块链。此外,密码学也是一个不断变化的技术领域,例如量子计算机的发展有望突破多种加密算法。区块链不是在真空中运行,围绕密钥管理、钱包托管和节点补丁等与人有关的不完备的安全实践,在军事应用中也会带来诸多的安全问题。安全部署区块链解决方案需要时间,并集成到更广泛的安全生态系统中,该生态系统需要包括由传统网络设备组成的传统信息安全平台。为此,需要将区块链集成到事件管理预案和流程中去,并开始考虑去中心化的业务模型对安全域的影响。

区块链在技术层面上还需要实现重大突破。目前区块链应用还处在初创开发阶段,没有直观可用的成熟产品。相对于互联网技术,人们可以用浏览器、APP等具体应用程序,实现信息浏览、传递、交换和应用,但区块链还缺乏这类突破性的应用程序,面临高技术门槛的障碍。此外,还有区块的容量问题。由于区块链需要承载复制之前产生的全部信息,下一个区块信息量要远远大于之前的区块信息量,这样传递下去,区块写入的信息将会无限增大,带来的军事信息存储、验证和容量问题亟待解决。

区块链的分布式存储有效降低了数据集中管理的风险

区块链应用面临竞争性技术的挑战。目前世界军事强国都非常看好区块链技术在军事领域的应用,但也要看到,推动军事转型发展的技术有很多种,哪种技术更方便、更高效,人们就会应用该技术。比如,如果在军事通信领域应用区块链技术,通过发信息的方式是每次发给全网的所有人,但是只有那个有私钥的人才能解密打开信件,这样信息传递的安全性会大大增加。同样,量子通信技术也可以做到,量子通信利用量子纠缠效应进行信息传递,同样具有高效安全的特点,这对于区块链技术的军事应用来说,就具有很强的竞争优势。

区块链应用面临网络规模和信息管控的两难选择。区块链应用需要运行在去中心化的对等网络之上,一定数量的网络节点是系统运行的基本前提,网络节点规模越大,区块链越不容易被操控或攻破,系统也就越安全可靠。大部分的军事信息通常具有密级,要求在一定范围内可控,虽然可以使用非对称加密技术实现较强的信息安全性,但仍然面临信息密级与承载网络密级之间不适配的问题。此外,在对等网络中没有中心服务器的概念,节点之间点对点即可完成事务处理,信息流转是自主分散的,区块链的军事应用面临着信息自由交互与集中管控之间的矛盾。信息集中管控难题的根源是区块链技术去中心化的特质,相关应用落地必须符合军事领域的现行制度和政策,操作难度很大。

区块链应用可能带来工作效率低的问题。区块链技术成功解决了无信任世界里的共识形成问题,但以牺牲工作效率为代价,响应速度与容量远远低于现有的中心化系统。达成区块共识,需要经历“竞争-验证-同步-竞争”的循环过程,“竞争”即要求区块链上的节点付出成本进行自证以获取记账权;“验证”是执行校验反馈确认信息可信;“同步”为同步更新本地数据副本,整个过程相当繁琐耗时。对于信息传送时效性要求极高的军事领域,目前的区块链技术面临性能的瓶颈。当前主流区块链技术每秒钟的吞吐量大概从几个到几百个,数据写入区块链,最少需要10分钟,所有节点都同步数据,则需要花费更多的时间。当前区块链技术的性能与现有主流中心化应用能够达到的毫秒级响应速度及每秒万级的处理容量相差甚远,难以满足军事领域的特殊战技指标要求。

区块链应用面临新旧体系能否兼容的问题。在现有的中心化体系下,区块链技术融入军事体系还存在兼容问题。开发一种区块链应用系统,并挂载到现有的军事体系中,区块链系统能否发挥效能,取决于两个因素:一是区块链系统与现有军事体系能否兼容,并形成局部与整体的协作关系,如区块链系统与现有军事体系完成接口对接、指令响应及信息传递情况;二是区块链系统对现有军事体系的能力提升情况,如补齐现有体系的短板。在中心化的军事体系中,完成去中心化区块链系统的部署,需要解决两种不同理念的互斥难题,面临的是结构性矛盾和体制性障碍,即便能够实现二者的兼容与协作,但军事体系整体性能的提升还需要依赖各要素之间的无缝链接和紧密协作。

区块链技术向军事领域的全面渗透,将在一定程度上改变未来的战争形态和作战样式,甚至影响战争胜负。目前区块链技术在军事领域中的运用还处于探索阶段,重大项目还未落地,但是它一旦成功应用于军事领域,必将超越传统的军事管理体系,引发军队建设和作战方式的革命性变化。

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