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論我國信息與通信網建設的安全問題

論我國信息與通信網建設的安全問題

摘 要 首先對提高我國信息與通信網防御三大自然災害能力提出了具體措施,最后就我國現有信息與通信網如何在高科技戰爭中謀求安全提出了戰備措施。關鍵詞 信息與通信網 防御 自然災害 安全一、引言信息與通信技術迅速在多個領域取得了突破性進展,如實現了光纖密集波分復用的超大容量光通信系統,還有即將投入實用的具有多種業務、多種功能的第三代移動通信系統,再就是牽動全世界的、即將使100多年來的電話網發生變革的、在一個網上實現話音、數據和廣播電視三網融合的新一代互聯網。信息與通信如此神奇的發展,使當今社會生產力從工業化社會大大向信息化社會推進了一步,知識(科技、網絡)經濟已不可逆轉地出現于市場商品經濟的大潮中。可是,信息化社會賴以建立的物質基礎--信息與通信網,卻在萬千世界中處于新生的、比較脆弱的位次,它的成長、它的安全性與可靠性,承受著來自兩大方面的損害、攻擊與破壞。一是來自信息與通信網設備系統本身的軟件與硬件。由于當前工藝(技術)水平所限,它們不可避免地會存在弱點、缺陷、變質、老化、過期以及互串、互拆、過壓、過流、擊穿和燒毀等現象。為了設備系統的可靠性,為此建有龐大的支撐系統和完善的監視、監測、轉換等功能的維護管理系統,還有冷、熱備用以及替代體制等,以實現對信息與通信網自動或人為地更換、更新元部件和線纜;更換、更新軟件版本;補充和擴展網絡。其目的是使信息與通信網設備系統有滿意的可靠性。二是由于自然界和人類活動對信息與通信網有意無意的侵犯、攻擊與破壞。自然界與人類活動所帶來的損害可以分為經常性的與偶然性的兩大類。經常性的損害大致有七類,即電化與漏泄電流腐蝕、強電影響、雷電損害、機械損傷、潮氣(水氣)侵害、嚙齒動物損害和昆蟲(白螞蟻、黃蜂)咬傷等。這類損害一般說來是局限性的,破壞面不是很大,不是不可挽救的,但卻是經常的和大量的,因此,不在傳輸網建設時加強防護措施,建成后就得組織技術力量不停地進行維護。近年來,各國在這方面的維護策略大致相同,不過有的側重于加強設備系統的抵御防落能力,以削減敏重維護工作。這類經常性損害同樣也影響到設備系統的可靠性、網的可靠性,所以在研究網的可靠性時,也必須統一解決這七類損害。由自然界和人類活動所帶來的偶然性災害,雖說是偶然的,卻是很嚴酷的。就我國情況而言,偶然性災害總共可以歸類為三大災禍,即可怕的洪水災害(沿海地區還包括因熱帶風暴引起暴雨所形成的水災,有的國家還有旋風暴、龍卷風引起的災害)、火災(多為局(站)內部引發的火災,也可能是街道失火牽連到通信網)和地震災害。這些災害的破壞力,在現時的人力、物力和技術條件下,有時是難以阻擋、難以抵御的,對于它們所具有的徹底摧毀性,至今人力還不可抗拒。還有一類偶然性災害,它與上述偶然性災害絕然不同,那就是人類因相互之間的利益而引發的戰爭。這種集團間、階層間、種族間、國家間的戰爭,自古以來就沒有停止過。20世紀內,就發生過兩次世界性的戰爭。至于國家間、國家內發生的各種不同性質的、大大小小的戰爭就更是不計其數。每場戰爭都給人們的生命財產帶來了難以估算的損失,尤其是近代戰爭,每次都要將社會性基礎設施徹底摧殘或毀滅,而通信設施更是首當其沖。在當今的高新科技戰爭時代,戰爭離不開信息與通信,因此戰爭首先要破壞對方的信息與通信,同時也必須保護好自己的信息與通信網,這就使得戰爭注定成為信息與通信網的最大破壞者,成為信息與通信網最不安全的因素。關于信息與通信網的可靠性研究在許多文獻與資料中都有過探討和論述,在ITU的文獻中也作出規范和闡述。在一些場合常把安全與可靠連在一起,其實這是兩種針對目的、范圍和概念不盡相同的事物,把它們連在一起是信息與通信網的一個整體要求,已超出本題討論范圍,故本文僅就信息與通信網的安全問題發表幾點看法。二、提高我國信息與通信網防御三大自然災害的能力偶然暴發的洪水、大火和地震三大災害,是人類至今遭受自然界最大、最多和最嚴重的災難。暴發時,驚險恐怖,但人們歷來作出了英勇無畏的抗擊,不過在當前的財力、物力和技術水平下,多數是以可歌可泣的拼命奮戰而告終。1976年的唐山大地震,奪去24萬人的生命和大量財富,把一個百萬人口的城市夷為平地,當地通信網毀于一旦,這是我們永遠不能忘懷的。另外,遠在解放前的1938年,蔣介石下令在黃河花園口決堤,以堵阻日本侵略軍的進攻,結果人為制造了一次我國歷史上最大的洪水災難,黃河水漫過豫東、皖北、蘇北大平原的44個縣(市),淹死89萬多人,受災人數達1250多萬。那時也無所謂通信網,僅有的一二根電話線也找不到了。1998年發生了百年一遇的、南北齊出現的特大洪水。這場無情洪水發生在我國的經濟實力有了很大的增長,工程技術有了很大提高的年代。黨和國家領導親臨現場指揮百萬子弟兵、農民和干部作拼命堵截與艱苦奮戰,終于抗擊住了無情的洪水,保住了防洪大堤,保護了城市、工廠和莊稼,自然也保護了信息與通信網。1.防洪水災害、保通信網安全我國的洪水災害大在小小連年不斷,但能對信息與通信網造成災害的只有較大洪水,也就是說,至少在較廣地區內或較大河流流域,能沖破防洪堤壩,沖毀鐵路、公路路基以及進入城鎮等洪水,才會對通信網造成危險。這類洪水災害每年都有發生。前十幾年,西南某城市發生較大的洪水,水灌街道,機房部分被淹,進局電纜被沖斷,使對外通信處于癱瘓狀態,而這時又正巧急需對外開放聯絡。現在通信手段很多,有線不通用無線,甚至于用衛星通信,但是一定要充分滿足所有局(站)站址所在地的地面高程,應在百年一遇的洪水水位高度以上,如高度不能滿足要求,則應在機房結構上想法解決。無論機房或通信線路都應遠離水庫,不得已時,應定位于水庫上游,對于纜線、管道均不應通過容易塌方和沖刷之地,更不應敷設在河堤壩上。2.控制火種、防止蔓延,確保通信網安全人們常說:“水火無情”,“星火可以燎原”。火在目前還是人類絕不可少的,好像對人恩情莫大,給人光明,給人溫暖,可是一旦失控,引起火災,就會無情地將一切化為灰燼。十幾年前,南方某城市的長途電信局,因為保護地線不完整,雷擊放電時引起火花而使局(站)燒毀。又如東北某城市,街道失火將架空光纜的護層全部熔化,僅僅剩下光纖。可見火災一是來自本身的設備系統和局(站)建筑物,二是由于他人失火而蔓延來的。由于“城門失火,殃及魚池”的事很多,我們對這方面的防范不能放松,最典型的例子是美國得克薩斯的火災,它只是由于港口一艘船只失火爆炸,而引起全城三分之二的地區受災,死者2000多人。從信息與通信網本身來說,就是要切實做好所有接地系統,防止發生火花或電弧的可能,出局或主干光/電纜嚴禁架空穿插民用房屋。對局(站)技術性房屋,必須采取防火技術措施,首先是要考慮火勢蔓延的問題,就是說:一個專業性機房失火,不要蔓延到其它專業性機房;大機房中,一個專業區失火,不能擴大到其他區。為此,對機房建筑要采取防火措施(如防火墻,防火簾等),還必須配置必要的防火器材,這在建筑專項設計規范中都有專門的規定。今后應當將信息與通信網列為國家重點防火區,并隨著其在社會信息化中作用的越來越擴大,提升到國家特殊防火區。3.避開震中,提高防震等級,確保通信網安全地震災害不斷搞擾地球上的人們,近世紀就有百余萬人喪了命,財產損失不計其數,它的活動規律性一直是人們極其關心的問題,但是問題沒有完全揭破,不過人們對它也不是一籌莫展,已經知其然了。唐山市發生的地震對全國人民來說,是一件極其痛心的事,也是一次學會觀測地震與抗震的大動員。唐山大地震時,包括政府、機關、電信局(站)以及商店民房全都變成瓦礫,對外一切聯系中斷。當時向外發出的第一個“救災”請求的,是唐山郊外地下干線電纜通信站。該站雖在唐山郊外,但離市區僅幾公里,由于是在地下就安然無恙,還可以肯定地下電纜也是完好的,否則求救電話怎能到達北京(需要補充說一下,遠離唐山100km~200km的天津市、北京郊區的老民房卻發生了不少倒塌。因此,我們可以說,為了確保信息與通信網的安全,所建主要節點以上的局(站),要遠離地震中心(包括理論的、調研的、曾經發生過大地震的),要提升建筑物防震的等級,一般局(站)也要執行防震等級。機房中的所有設備、系統都要防震加固。所有核心網的光纜,本地網的主干光纜,有一定容量的光/電纜都應走地下路由。筆者認為:在我國經濟實力逐年提高的今天,在信息與通信網的建設中進一步強調抗震的力度,加強信息與通信網的安全一性是至關重要的。三、我國現有信息與通信網如何在高科技戰爭中謀求安全近20年來,我國信息與通信網得到了迅速的發展,骨干網絡已基本建成,裝備已現代化。固定電話用戶已超出1億戶,移勸電話用戶將近5000萬戶,數據與多媒體用戶正在快速增長,一個以話音、數據和視像為主要業務內容的信息與通信的綜合業務網已經形成,一個話音網、數據網和廣播電視網融合于一網的新一代互聯網即將出臺。這個網的核心傳輸網是以光纜高速數字大通道為主,數字微波通道和衛星數字通信通道相結合的復合傳輸網。中繼網已基本光纖化,接入網的傳輸是有線與無線相結合,光纜與銅纜相結合,有源與無源相結合。在具體實施上則依業務量大小、業務種類、城市還是城鄉、業務發展前景、基金籌劃條件等綜合比較確定。我國的信息與通信網已初步能適應國民經濟發展的需要、科學技術現代化和國防現代化的需要,但要問一聲,我國的通信網能否適應戰時、尤其是高科技戰爭時的需要?1.要能適應戰時體制“適應戰時體制”概括地說(就筆者的認識水平)就是一旦進入戰時,現有信息與通信網體制能及時轉換為戰時體制;并能在戰爭中基本保證信息與通信網絡主體不受到或少受到敵方的干擾與破壞;不致為敵方在軍事上直接或間接所用。現在來分析一下,當前所建成的信息與通信網在戰爭一旦發生后,究竟存在什么問題?①問題被淡化了很長時間以來,這個問題在設計任務書中不提,在設計文件中沒有交待,施工中沒有安排,只見國家光纜傳輸干線直截了當進入大城市信息與通信樞紐或中心,而這些樞紐或中心又多集中于少數幾個高樓大廈中,它們也多在城市的繁華區,不僅如此,而且以前所建成的效外二站、三站都廢而不用,機去樓空,早已處理他用。同時,在此帶動下,微波傳輸干線也直插信息與通信大廈塔頂,千方百計把郊外站取消了。當然,這里不是說在高新技術戰爭中,原先水平的郊外站還將有什么多大作用。②概念被模糊了自從原蘇聯解體后,兩個軍事集團之間的冷戰解凍了,人們看出了世界形勢是朝著和平與進步的方向發展,因而和平發展的心愿壓抑了備戰的心理,人們認為民用通信不能考慮太多、太廣,不然經濟效益怎么算?這樣,眼下的經濟效益把戰備觀念模糊了。確實,從我國這些年來信息與通信基本建設的實際情況來看,我國的信息與通信網是不能適應戰時體制需要的,不僅基本沒有考慮高新技術戰爭下的要求。就是從常規戰爭的角度來看,也是達不到戰時要求的。③認識上偏差了現代信息與通信的發展,使得它包含很廣,范疇很大,業務種類很多,涉及技術很寬。有設施敞露的信息與通信機房、天線裝置和用戶終端;有空中傳播的衛星、微波、超短波、短波和長波信號波,以及無處不有的移動通信信號波;隱蔽在地下的埋式電纜、光纜線路比比皆是,真是信息與通信網絡遍布,四通八達。這樣,可能有人會覺得,既然通信如此發達,到戰爭時期,無線通信不行用有線通信,有線通信炸壞了用移動通信,戰爭時期通信就沒有特殊搞一套的必要。有沒有必要,我們只需回顧一下以美國為首的北約轟炸南聯盟就明白了,北約的飛機、導彈首先搜索和炸毀了南聯盟的通信樞紐和地面通信設施,又投石墨炸彈和進行強電子、強電磁干擾,還實施電腦戰致使南斯拉夫的信息與通信處于癱瘓狀態。2.提高民用信息與通信網的戰時安全是保衛戰取勝的需要筆者在這里僅就事關全局的、具有最重大意義的國家核心傳輸網(即國家長途干線一級、二級光纜傳輸網、中繼網)為主,如何就戰時安全問題發表幾點看法。在高新技術與戰爭相結合的今天,信息技術已成為打贏一場戰爭絕不可少的手段,而提高民用通信的參戰能力,又是打敗侵略者、取得保衛戰勝利的重要因素。也就是說,誰在信息與通信上占據主動,誰就極有可能取得戰爭的勝利。其實法國的著名統帥拿破侖早就認識到:“一場戰爭的勝利,百分之九十靠信息”;二千多年前,我國的大軍事家孫臏就有過著名的論斷:“知己知彼,百戰不殆”。那時候的戰爭都是近距離謀劃、視距內指揮、犬牙交錯的戰爭,現在的戰爭已發展到遠視距的高科技戰爭。沒有信息不僅不能打擊敵軍,保衛祖國,而且自己也有被消滅的危險。因此,現在開發研究的一些高新技術武器,往往是成系統、成體制的,其構成部分都少不了信息系統,例如美國與日本企圖聯合研制的戰區導彈防御體系(TMD)就是如此。在我國發生的戰爭都將是反侵略戰爭或為保衛祖國領土、領海、領空完整的戰爭,因此,我們除了在研究反侵略防御系統要成體制配套信息技術外,必須研究盡可能發揮民用通信在戰時的參戰能力。搞好民用通信的戰備,從某種意義上說是一舉兩得。正因為信息與通信在戰爭中具有如此重要的作用,所以戰爭開始前及整個戰爭過程中,甚至戰爭結束后,雙方的信息戰都不會停止。我們的民用信息與通信網如何來適應這種要求,是需要信息與通信網建設者認真加以研究和解答的。3.要在基本建設中切實考慮信息與通信網的戰時安全。我國已向全世界宣布:“中國永不稱霸”。我國社會主義制度決定我們不會發動對外侵略戰爭,只有可能為保衛祖國領土、領海、領空的完整而戰。我國社會主義性質要求我們的通信具有二面性:平時面向黨政軍指揮、調度和籌劃,面向社會主義經濟現代化建設、國防現代化建設、科學技術現代化發展和救災活動需要,面向廣大人民群眾的工作、學習、生活、健康和文藝、體育活動等多方面的需要;戰爭時要按照國家最高統帥的指令轉換為戰時體制。因而它應有應付兩種環境下的通信能力,平時這一面且不多說,下面就來討信紙戰時這一面的問題,即按戰時安全問題。民用網的戰時安全至少要實現以下三點要求:第一,在戰爭中民用有線通信傳輸網應用較好的應變性能,具有一定抵抗敵機轟炸和導彈攻擊而不受致使操作,以及防強電子干擾的能力;第二,仍然能方便地為我軍和級指揮機構組織力量打擊敵軍,正常傳遞各類信息與情報;第三,不為敵軍及其情報機構所用。從一定意義上說,平時信息與通信網在戰時能保得住,就是為戰時提供了經濟而有效的信息與通信技術措施。(1)從高科技著手在五六十年代,有線傳輸網搞戰備基本上是對重要局(站)設郊外站(二站或三站……),而郊外站則要隨當地的地形環境采取靠山、進洞或入地等隱蔽措施。今天來看,這種單純隱藏的辦法,在高科技戰爭情況下,已顯然起不了多大作用,因為敵方可以從空中偵查和地面情報知道其確切位置,用導彈就能準確地將它摧毀,所以需要用高科技備戰手段來對付現代戰爭。(2)完善網絡結構是重要環節我國有線傳輸網已基本建成了全國性的格形網,對安全很為有利,但如進一步對局部網絡補齊完善則在戰時將發揮重大作用。要補齊、完善,筆者認為要做以下工作:①對重大城市(節點)不僅要有內環網,還需要建立外環網,如圖1(a)所示,對重要城市(節點)至少應建立迂回網,如圖1(b)所示;②在全網為格形網的基礎上,還須在幾個重大城市(節點)之間建立一個或幾個環形網,如圖2所示,對有戰略關系的城市(節點)間也應建成環形網;③凡邊陲重要城市均應在網上有兩路進線,如圖3所示;④全網的重要節點加裝全部或重要部分通道的交叉連接設備;⑤全網的網管設備要實現互聯互通,統一指揮。(3)分散、隱蔽、偽裝仍然不失為一種有效手段設施;其次就是對轉入軍用體制的民用能信動手,炸毀傳輸網的重要節點設施(在當前導彈的技術水平和竊密手段下,就是設有地上或地下郊外站也是不可避免)和關鍵的交換設備與用戶終端裝置,使整個網處于癱瘓狀誠。為了避免出現上述嚴重情況,在軍事上采取的防空措施這里且不論,就通信建設方面來說:一是對重大節點的局(站)實施隱蔽和偽裝,不僅形象上隱蔽,名稱上偽裝,而且要進行有效的結構設計,使其能抗拒超常的沖擊波。也就是說要避開敵人空中、地面的偵察和間諜情報活動,以便在戰爭中信息與通信樞紐盡可能不遭受敵機和導彈的破壞,至少不造成全面癱瘓。(4)抗強電子干擾、電磁屏蔽電子技術與電磁技術是信息與通信的基礎技術,如前所述信息技術已在為高科技戰爭的重要組成部分,為了反對方的信息技術、遠程制導技術,采取以毒攻毒的原理,向對方發射強電子射線、激發強電磁場(如石墨炸彈,其目的都在破壞和干擾對方的信息通信和導師彈制導精確度,以便在戰爭中獲勝)。對于民用信息與通信網,也要防止敵機強電子輻射干擾,避免造成通信設備系統的芯片或敏感器件的失效。對于特殊的機密通信系統,其設施和線路都應有良好的電磁屏蔽功能。(5)配置超小型可移動局(站)及其它①配置若干可移動式超小型局(站),這樣一旦重要節點局被炸壞,即可利用一些超小型化車載局(局),代替被損壞的節點局(站),繼續疏通重要業務(如圖4所示);②在光纜干線網的一些關鍵位置設置戰備接口,以實現可以引接各式各樣臨時戰備通信系統或終端;③凡重要光纜干線都應有一條微波干線與之平行補充;④各相關傳輸局都應配置必要數量的搶修光纜,以便光纜線路在遭到破壞時,迅速恢復傳輸通道;⑤要滿足軍用通信對民用通信的戰時配合要求。(6)以平養戰、寓戰于平要使戰時體制運行有效,對戰備設施就要能真正做到:接入能用,用之有效,這就要求切實做到平戰結合。具體說就是:戰備設施或系統不要放在倉庫里,或是閑著不用,而必須安排在平時就接信息與通信網中去使用,成為大網的一個可接入、也可拆除的特殊部分。尤其是在洪澇災害時期,更應發揮其特殊作用。總之,要求平時的信息與通信網,到戰時能迅速轉為戰時體制運行,戰爭過后又能恢復為平時運行體制,做到“以平養戰、寓戰于平”,以便在實有中受到檢驗、維修和保養。

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農歷辛卯(兔)年二月十五

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