美國桑地亞國家實驗室(Sandia National Laboratories)將超寬帶(UWB)無線信號與高級加密技術相結合,開發出一種美國軍用安全傳感器通信網絡。這種超級安全的UWB通信系統承諾能夠通過偵測敵方位置,以及加大敵方竊聽和干擾軍事通信的困難度,來幫助政府保護戰場上的軍隊。

“我們正在做的就是使軍用通訊信號很難被監測、截取或干擾,”桑地亞國家實驗室研究員Timothy Cooley解釋道,“利用UWB的擴展頻譜在如此寬的頻譜范圍上傳送來自傳感器的通訊信號能量,這樣做可以使信號功率下降到普通接收器的固有噪聲電平(noise floor)以下。”他接著補充道,“通過將UWB與先進加密標準(AES)相結合,我們的信號事實上不太可能被破譯。”

UWB又名“脈沖無線電”,它以極短、極快(100皮秒)的脈沖形式在寬頻譜范圍進行無線傳送,脈沖低于傳統無線接收器固有噪聲電平以下。即使敵人裝備有特殊的UWB接收器,也不太可能獲知如何才能將每個脈沖上分立的數據包重組為一個連貫的整體。即便他們設法對數據包進行重組,仍然不得不去破譯數據包中由桑地亞特殊安全軍用通信技術設置的256位AES密碼。

圖1: 系統通過GHz帶寬的皮
秒級無線脈沖傳輸信號。

研究人員計劃在系統中增加一個監測部件。“我們還希望把UWB通信和UWB雷達相融合,以便能夠更好地保護我們在前方基地的軍事力量,例如那些在伊拉克的軍事部署。”Cooley表示,“通過將UWB雷達和安全通信相結合,我們既能監測叛亂分子的侵襲,又能安全偵查到他們的落腳之處。”

這種傳感器通信網絡目前專為美國空軍電子系統中心(ESC)而開發。ESC肩負著為空軍提供最新的指揮、控制和信息系統的任務。桑地亞國家實驗室的系統與最新發布,且由國防部命名的通用數據鏈(CDL)兼容,后者是一種開放標準的網狀網絡基礎架構。CDL的主要支持者為軍用承包商,包括Cubic防務應用公司、Raytheon太空及空運系統公司、以及Rockwell Collins公司。

桑地亞UWB技術帶來的易用性,再結合AES,使得一個傳統的IP網絡能夠在一個十分安全的方式下進行操作,即使在戰場上四處彌漫的戰爭煙霧中也是如此。

IP網絡把進行通信的信息劃分為以字節為單位的數據包,能夠分別進行發送,之后再由接收器重組為一個連貫的整體。這就是為什么互聯網并不是一個典型的實時通信系統的原因:不同的數據包可能選取不同的路由,因此并非所有的包都可以在需要時被重組。其結果造成了互聯網連接典型的延遲性能。

在信息分包之前,桑地亞的特定IP在信息上增加了“旋轉(rotating)”密碼。由于每個數據包的加密代碼都不一樣,所以即便駭客破譯了一個256位密鑰,要想重組安全信息的話,他(她)還必須破譯其它密鑰。

Cooley聲稱,這種基于硬件的系統根本不需要維護,因為它具有內建的自恢復功能,能夠保護其免受發射干擾,防止數據包丟失,甚至還可以修復傳感器故障。此外,由于加解密處理在硬件上完成,因此該系統可以在任何網絡基礎架構上運行,譬如美國國防部最新發布的CDL。

桑地亞實驗室與Time Domain公司和KoolSpan公司達成協議,對其系統進行獨立測試。KoolSpan加密實驗室對桑地亞提供的具有實時256位AES加密的無線UWB網橋進行測試。測試結果證明,該系統甚至能處理由遠程監測相機和夜視熱成像儀獲得的即時視頻流圖像。據KoolSpan稱,該被測系統僅使需要幾微瓦特的傳輸功率,低于傳統Wi-Fi(IEEE )端口所需的典型功耗的千分之一。

作者: 羅克鈴