主頁（http://www.by236.com）：反無人機技術再突破？無線電協議破解可以“接管”無人機嗎？

一、以色列具備“接管”無人機能力？

據外媒報道，在以色列國土安全部舉辦的自主系統與機器人技術展覽會上，以色列一家公司展示了一款代號為“EnforceAir”的新型反無人機系統（以下簡稱EA系統）。

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視頻顯示，當2架無人機進入EA系統預設的警戒保護空域時，系統會自動報警、識別和跟蹤目標，并在用戶界面上顯示其位置。在確認目標無人機非己方設備后，系統的自主反無人機模式啟動，切斷原有“人-機”聯系，計算出安全路線，自動編程后向目標無人機發送指令，控制其在預定點著陸。

EA系統采用緊湊型結構，主要包括三腳架、無線電系統和天線罩3部分，總重約54千克，由2人攜行，單人在幾分鐘內可完成安裝工作。該系統既可固定部署，也可加裝在各型車輛和艦船上，最大限度發揮作戰靈活性。其作戰目標主要針對中大型無人機。

EA系統設有自動和手動模式，通常采用自動模式工作。在確定無人機“非法”身份后，由系統操作員點擊“接管”選項。該系統僅可用于反無人機作戰，不能用于監視活動，也不能用于搜集、使用、共享或存儲數據。

與傳統反無人機系統不同，EA系統既不依賴雷達或光學設備探測目標無人機，也不依賴動能打擊或電子干擾清除無人機威脅，而是通過自主執行網絡控制程序，入侵目標無人機控制網絡，在切斷目標無人機與原操控員聯系后，“接管”其后續飛行活動，使其安全著陸，最終消除隱患。

以色列具備“接管”敵方無人機能力？EA系統的原理是什么？EA系統能夠破解無人機通信協議？帶著這些問題，筆者查閱了相關資料，進行剖析解讀。

二、什么是無人機通信協議？

我們都知道，民用無人機可以申請使用840.5-845MHz、1430-1444MHz、2400-2476MHz(以下簡稱2.4GHz)、5725-5829MHz(以下簡稱5.8GHz)頻段頻率用于遙控、遙測、信息傳輸鏈路。840.5-845MHz頻段用于民用無人機的上行遙控鏈路，其中841-845MHz頻段可采用時分方式用于民用無人機的上行遙控和下行遙測鏈路。1430-1444MHz頻段用于民用無人機下行遙測與信息傳輸鏈路，其中1430-1438MHz頻段用于警用無人機和直升機視頻傳輸，其他民用無人機使用1438-1444MHz頻段。民用無人機使用2.4GHz、5.8GHz頻段頻率不得提出無線電干擾保護要求。雖然我們都知道各廠商無人機通信頻段，但均采用了不同的通信協議加密技術，該技術屬公司產品核心技術，一方面能夠使公司保持市場競爭能力，另一方面能夠防止別人破解，保證數據安全。

為了解決這個問題，劉惠等提出了一種通用指控平臺架構（如下圖所示），不難看出，為了兼容各廠商通信協議，該系統提供功能、算法庫，主要實現載荷協議、鏈路協議、飛控協議匹配。接管無人機的本質，就是破解這些協議，也就是破解其中的加密算法。

這些通信協議能不能破解，我們首先需要弄明白，通信協議是怎么加密的？

三、無人機通信協議如何加密？

所謂加密通常是指發送方利用加密鑰匙以及加密函數，將一個信息（或稱為明文）進行轉換，然后將轉變后沒有意義的信息發送到接收方，轉換后的信息通常稱為密文。隨后接收方再利用解密函數以及解密鑰匙，將接收到的沒有意義的密文還原成為原始的信息，即明文，從而完成一個加解密的過程。由此可知，一個加密系統主要由五個部分組成，分別為明文空間M、密文空間C、密鑰空間K、加密函數E以及解密函數D。

（1）明文空間M：所有需要加密的信息集合，可以包括文本信息、圖像信息、語音信息以及視頻信息等。那么，無人機通信信號需要加密哪些內容？換而言之，無人機通信信號具體包含哪些參數。按照不同的功能需求，包含載荷參數、鏈路參數、飛控參數等，還可進一步細分為上行參數和下行參數，這些參數主要包含飛機識別碼、地面坐標及位置信息、GPS信息、姿態數據、載荷操控等等，這些數據根據需要按照不同傳輸頻率進行傳輸，實現的是對用戶應用層的加密。此外，根據無線電通信技術特點，各無人機廠商還可以采用多天線技術、協作干擾技術和信道編碼技術等，對無線電物理層進行加密，使發送端到合法接收端信息量最大，利用無線信道的噪聲和隨機衰落特性等，讓所有破譯者獲取的信息盡可能少，從而使破解的難度大大增大。

(2)密文空間C：上述信息被加密之后的集合。各廠商對無人機通信信號進行加密，形成密文。由于信號發射器元器件存在非線性差異造成的，因為無人機信號發射器電子元器件存在制造容差和漂移容差。這使同一批次生產的無人機無線通信設備的硬件參數也會存在細微差異，也就是“無人機指紋”。這兒可以側面反映，市面無人機探測設備可以通過探測信號，分析提取無人機的信號特征。若需完全破解協議，要對獲取的密文進行破譯，找到密鑰。

(3)密鑰空間K：是指所有密鑰的集合。密碼保密的關鍵在于通信雙方事先已經約定好了密鑰。因此，能否切實有效地發揮出加密機制的作用，其關鍵在于密鑰的管理，例如密鑰的生成、密鑰的分發、密鑰的保管、密鑰的使用以及作廢等過程。從這筆者推斷，無人機通信信號的加密也遵循以上規律，各廠商根據自己的需求，對通信協議進行了加密，過程涉及密鑰的生成、密鑰的分發、密鑰的保管、密鑰的使用以及作廢等過程，有的加密密鑰和解密密鑰是相同的，有的加密密鑰和解密密鑰各不相同，這里最核心的是加密和解密函數。

(4)加密函數E：是指將明文轉換成為密文的算法，可以表示為C=E(K,M)。筆者查閱相關資料感到，目前加密非常復雜，就無人機用戶層加密涉及RC4、DES、AES、CRC等方式，若聯系物理層相關加密技術，破解難度將非常大。當然，不同的算法有各自的優缺點，理論上具有破解的可能。但在實際應用過程中，破解無人機操控協議難度是非常大的。比如DES加密，該算法是迄今為止最典型的對稱加密算法，在很多領域都有著廣泛的運用，是分組密碼的代表之一，算法是對稱密碼的一種。但是自算法提出以來，面臨著來自各方面的安全威脅，如窮舉攻擊，選擇明文攻擊等。

(5)解密函數D：與加密函數相反，是從密文中將明文還原出來的算法，可以表示為M=D(K,C)=D(K,E(K,M))。無人機加密的通信信號，最終在接收端進行解密，實現無人機操作控制。

綜上分析，隨著無線電加密技術廣泛應用，提取“無人機指紋”是可能的，破解無人機操控協議破解是幾乎不可能的，欲截取敵方無人機通信信號，實現“接管”無人機，難度是非常大的。特別是在反無人機作戰中，欲在短時間內破解敵方無人機操控協議，并進行接管，那更是難上加難。

四、EA系統能夠“接管”無人機嗎？

筆者分析認為，EA系統通過破解通信協議“接管”無人機的可能性不大，其技術路線是采用無人機干擾壓制技術，切斷無人機與地面站之間的通信，使無人機進入自動導航模式，然后通過GPS誘騙技術，重新設定無人機航線的GPS坐標”，將其誘騙至指定區域著陸。虛假指令與真正指令畢竟存在一定偏差，并未達到真正“接管”，只是利用GPS導航系統上存在的漏洞，對其進行欺騙。不難看出，EA系統不僅要具備切斷無人機與控制站之間的聯系，還需要具有一定的GPS信號破解能力，并發送與其信號特征相近的欺騙信號，其作戰效能如何有待進一步考證。