卷首语
截获风险模拟推演是通信安全从“经验判断”走向“数据决策”的关键一步。通过搭建贴近实战的通信环境,将固定频率与动态频率置于相同电磁干扰、监测强度下对比测试,不仅能直观呈现两者抗截获能力的差异,更能通过量化风险系数,为通信技术选型提供科学依据。从模拟环境的参数校准到风险模型的构建,从单次测试的数据记录到多场景的规律总结,技术员们用严谨的实验设计、精准的数据采集、系统的分析论证,将“看不见的截获风险”转化为可计算、可对比的数值,为后续通信安全体系的完善奠定了“数据驱动”的实践基础。
1978年初,截获风险模拟推演项目正式启动——背景源于前期机械密码机被截获案例的频发,以及电子加密技术推广中的争议:部分部门认为“固定频率操作简单,短期无需替换”,而技术团队则主张“动态频率是抗截获关键”。为化解争议,某科研院所牵头启动推演,由陈技术员负责整体设计,核心目标是“搭建贴近实战的通信模拟环境,量化两种频率的截获风险”。
初期面临的核心难题是“环境参数复现”——实战中电磁环境复杂(含自然干扰、敌方监测干扰),如何在实验室模拟真实场景?陈技术员团队调研了1970-1977年的实战通信记录,梳理出三类典型环境:低干扰环境(如内陆平原,电磁干扰强度≤40dbμV\/)、中干扰环境(如边境地区,干扰强度40-60dbμV\/)、高干扰环境(如战场前沿,干扰强度≥60dbμV\/),确定将这三类环境作为推演基础场景。
设备选型上,团队选用两类通信设备:固定频率设备(基于-209改进型,工作频率18hz,加密方式为机械齿轮组合)、动态频率设备(基于国产跳频原型机,频率池含8个频段16-24hz,跳频速率可设1-10分钟切换),确保设备性能与当时实际使用水平一致,避免因设备代差影响测试公平性。
为保证数据可靠性,陈技术员制定“三重复原则”:每个场景下的测试至少重复3次,取平均值作为最终数据;同时引入“盲测机制”——测试人员不知晓当前测试的是固定还是动态频率,仅记录截获结果,避免主观偏差。
推演启动前,团队用1977年某边境实战截获数据(固定频率18hz在中干扰环境下截获率65%)校准模拟环境,调整干扰源强度与监测设备灵敏度,直至模拟测试结果(截获率63%)与实战数据误差≤3%,确保模拟环境的真实性。
1978年3月,通信模拟环境完成搭建——分为“通信发射端、电磁干扰源、监测接收端、数据记录端”四大模块,各模块参数严格匹配实战场景。负责环境搭建的李工程师,对每个模块的功能与参数进行细化设计。
通信发射端:固定频率设备设置为“连续发射”模式(模拟日常通信的持续信号),发射功率5w(与野外便携设备一致);动态频率设备按“跳频速率5分钟切换”“频率池8个频段”设置,发射功率相同,确保两者仅频率特性不同,其他参数一致。发射端还配备信号衰减器,可模拟不同距离(1-10公里)的信号传输衰减,贴近实战中通信节点的距离差异。
电磁干扰源:采用可编程干扰仪,可生成三类干扰信号——自然电磁干扰(如雷电模拟信号)、敌方监测干扰(如美军AN\/ALq-99干扰机的信号特征)、杂波干扰(模拟民用通信频段的信号叠加),干扰强度可在30-80dbμV\/间连续调节,覆盖低、中、高干扰场景。
监测接收端:参照美方当时主流监测设备(如AN\/pRd-10测向机)的参数,设置接收频段10-30hz,灵敏度≤-100db,具备“频率扫描”“信号锁定”“密文记录”功能,可自动记录截获信号的频率、强度、持续时间,以及成功锁定频率的时间(从开始监测到锁定的时长)。
数据记录端:连接监测接收端,自动采集并存储测试数据,包括“截获成功率”(成功锁定频率的测试次数\/总测试次数)、“锁定时间”(每次成功锁定的平均时长)、“密文完整性”(截获密文占总发送密文的比例),为后续风险系数计算提供基础数据。环境搭建完成后,通过20次预测试,确认各模块运行稳定,数据采集误差≤2%。
1978年4月,固定频率截获风险首轮测试启动——李工程师团队按“环境梯度”开展测试,先从低干扰环境开始,逐步提升干扰强度,重点记录不同暴露时长下的截获数据。暴露时长设置为10分钟、30分钟、1小时、2小时,覆盖日常通信的典型时长。
低干扰环境(≤40dbμV\/)测试结果:暴露10分钟时,监测设备成功锁定频率的次数占比35%,平均锁定时间8分钟;暴露30分钟时,截获率升至65%,锁定时间缩短至5分钟;暴露1小时时,截获率达90%,锁定时间仅3分钟;暴露2小时时,截获率100%,锁定时间2分钟。数据显示,随着暴露时长增加,截获率呈线性上升,锁定时间呈指数缩短。
中干扰环境(40-60dbμV\/)测试:暴露10分钟截获率25%,锁定时间10分钟;30分钟截获率50%,锁定时间7分钟;1小时截获率75%,锁定时间5分钟;2小时截获率95%,锁定时间3分钟。对比低干扰环境,相同暴露时长下截获率降低约20-25%,锁定时间延长2-3分钟,说明干扰强度对固定频率截获有一定抑制作用,但无法改变“暴露越久风险越高”的趋势。
高干扰环境(≥60dbμV\/)测试:暴露10分钟截获率15%,锁定时间12分钟;30分钟截获率30%,锁定时间9分钟;1小时截获率55%,锁定时间7分钟;2小时截获率80%,锁定时间5分钟。即使在高干扰下,暴露2小时的截获率仍达80%,证明固定频率在长时间通信中,即使有干扰保护,仍面临高截获风险。
首轮测试还发现“设备稳定性对截获的影响”:固定频率设备因机械部件磨损,信号频率漂移±0.05hz,反而使监测设备更容易识别(漂移信号在频谱图上呈“宽带特征”,比稳定信号更易捕捉),导致某台老化设备的截获率比新设备高15%,进一步验证了机械密码机硬件缺陷对安全的影响。
1978年5月,动态频率截获风险测试启动——赵技术员团队沿用固定频率的测试场景与参数,重点对比“跳频速率”“频率池大小”两个核心参数对截获风险的影响,跳频速率设置1分钟、5分钟、10分钟,频率池设置8个、16个、32个频段。
低干扰环境下,跳频速率1分钟、频率池8个频段的测试结果:暴露10分钟截获率5%,锁定时间(因频率频繁切换,监测设备难以稳定锁定,此处记录“首次短暂锁定时间”)12分钟;暴露30分钟截获率8%,首次锁定时间15分钟;暴露1小时截获率12%,首次锁定时间18分钟;暴露2小时截获率15%,无稳定锁定(监测设备仅能短暂捕捉个别频段,无法持续跟踪)。
中干扰环境,跳频速率5分钟、频率池16个频段:暴露10分钟截获率3%,首次锁定时间18分钟;30分钟截获率6%,首次锁定时间20分钟;1小时截获率9%,首次锁定时间22分钟;2小时截获率12%,仍无稳定锁定。对比固定频率中干扰1小时75%的截获率,动态频率优势显着。
高干扰环境,跳频速率10分钟、频率池32个频段:暴露10分钟截获率1%,首次锁定时间25分钟;30分钟截获率4%,首次锁定时间28分钟;1小时截获率7%,首次锁定时间30分钟;2小时截获率10%,无稳定锁定。即使跳频速率最慢、频率池最小,动态频率在高干扰下2小时的截获率仍仅为固定频率的1\/8(固定80%vs动态10%)。
赵技术员还测试了“跳频规律被捕捉”的极端情况:故意设置固定跳频周期(如每5分钟按固定顺序切换频率),在低干扰环境下暴露2小时,截获率升至35%(比随机跳频高20%),证明动态频率的抗截获能力也依赖“跳频规律的随机性”,若规律固定,仍存在被破解风险。
1978年6月,固定与动态频率抗截获能力对比分析——孙技术员团队整合两轮测试数据,从“截获率”“锁定时间”“密文完整性”三个维度进行量化对比,重点计算相同场景下的风险差异。
相同暴露时长(1小时)、低干扰环境对比:固定频率截获率90%,平均锁定时间3分钟,密文完整性85%(因锁定后可持续接收);动态频率(1分钟跳频、8个频段)截获率12%,无稳定锁定,密文完整性仅5%(仅能截获个别频段的碎片化信号)。固定频率的截获风险是动态频率的7.5倍。
相同干扰强度(中干扰)、暴露30分钟对比:固定频率截获率50%,锁定时间7分钟,密文完整性60%;动态频率(5分钟跳频、16个频段)截获率6%,锁定时间20分钟,密文完整性3%。固定频率的密文泄露风险是动态频率的20倍。
高干扰环境、暴露2小时对比:固定频率截获率80%,锁定时间5分钟,密文完整性70%;动态频率(10分钟跳频、32个频段)截获率10%,无稳定锁定,密文完整性2%。即使在最不利的动态参数下,其抗截获能力仍显着优于固定频率。
孙技术员还发现“风险叠加效应”:固定频率在“长暴露+低干扰”下,截获率达100%,密文完整性85%,属于“极高风险”;而动态频率即使在“长暴露+低干扰”下,仍保持低截获率、低完整性,属于“低风险”。这种差异在实战中意味着:固定频率长时间通信几乎必然泄露信息,而动态频率可大幅降低泄露概率。