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区块链在军事领域应用的主要构想

时间:2020-09-21 来源:信息技术与信息化 共4841字
作者:李正发,杜亭军 单位:78102部队 78102部队某室

  摘    要: 目前,区块链技术和应用日益受到各行各业追捧,引起各国军政高层广泛关注,应用范围不断拓展,将与金融、贸易、物流、医疗、数字经济、智慧城市等诸多领域深度融合,应用潜力巨大效益显着,区块链在军事领域应用前景也十分广阔。本文探讨了区块链的本质特征、军事应用的重要意义及主要构想,为国防建设参与者提供参考。

  关键词: 区块链; 军事领域; 应用;

  0、 前言

  区块链技术是随着比特币等数字加密货币的日益普及而逐渐兴起的一种全新的去中心化的基础架构与分布式计算范式,将与金融、贸易、物流、医疗、数字经济、智慧城市等诸多领域深度融合,各国政府对此高度关注并强力推动“区块链+”产业发展。未来,其将在军事领域带来深刻变革。

  1 、区块链概述

  1.1、 区块链的定义

  区块链本质上去中心化的数据库账簿,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。区块链技术被认为是继大型机、个人电脑、互联网、移动/社交之后计算范式的第五次颠覆式创新,同时还被誉为人类信用进化史上继血亲信用、贵金属信用、纸币信用之后的第四个信用里程碑[1]。狭义来看,区块链是一种链式数据结构,按照时间顺序将数据区块从后向前有序连接,并以密码学方式确保其不被篡改和不可伪造。广义来看,区块链是一种全新的分布式基础架构与计算范式,利用块链式数据结构来验证与存储数据,利用分布式节点共识算法生成和更新数据,利用密码学的方式保证数据传输和访问的安全,利用由自动化脚本代码组成的智能合约进行编程和操作数据。

  1.2 、区块链的分类

  根据应用场景和节点参与方式的不同,可以分为公有链、联盟链和私有链。其中:

  公有链,属于非许可链,完全公开,所有人作为网络中的节点,不需任何许可即可自由参加或者退出网络,参与链上数据读写、执行交易。它主要采用PoW机制或PoS机制等共识算法,是完全意义上的去中心化区块链,借助密码学中的加密算法保证链上交易的安全。典型代表有比特币、以太坊等。

  联盟链,属于许可链,参与者共同组成一个联盟,只有联盟成员节点才可以访问,并且链上的读写权限、参与记账规则等操作需要联盟成员节点共同决定。它采用PBFT、RBFT这类适用于多中心且效率较高的共识算法,是一个多中心化或者部分去中心化的区块链。典型代表有Linux基金会支持的Hyperledeger Fabric项目、R3区块链联盟开发的Corda,以及趣链科技推出的Hyperchain平台等。
 

区块链在军事领域应用的主要构想
 

  私有链,属于许可链,许可权掌握在单一节点中,整个区块链上所有写入权限仅仅掌握在一个企业或者组织手中,读写权限视情对外开放或者加以限制,适用于企业内部、金融机构等特定机构的数据管理与审计。应用不是很多,代表有英国币科学公司推出的Multichain平台等。

  上述3种类型的区块链特性如图1所示:

  图1  区块链分类及特性
图1  区块链分类及特性

  1.3 、区块链系统架构

  区块链系统架构可以分为数据层、网络层、共识层、激励层、合约层和应用层,如表1[2]所示。

  数据层是区块链的核心,封装了区块链的链式结构、区块数据,以及非对称加密等核心技术;

  网络层是区块链平台的基础,提供点对点的数据通信传播以及验证机制;

  共识层主要是网络节点间高效达成共识的各种共识算法,如PoW、PoS、DPoS和PBFT等共识算法;

  激励层将经济因素引入到区块链技术体系之中,主要包括经济因素的发行机制和分配机制;

  合约层封装了各类脚本、算法和智能合约,展示了区块链系统的可编程性;

  应用层封装了区块链技术的应用场景和案例。

  表1区块链系统架构
表1区块链系统架构

  2 、区块链在军事领域应用的重要意义

  2.1、 加强军事秘密防护

  军事机密攸关国家安全和军队战斗力,作战数据是军事机密的重中之重,作战数据极其敏感而重要,可能影响战争成败。作战数据在收集、传输、处理、存储等关键环节需要安全、可靠、便捷的技术通道作以支撑。利用区块链安全与隐私保密技术可用于实现数据防篡改、快速比对验证、数字签名、同态加密等功能,确保作战数据的完整性、真实性、不可伪造和不可否认,保障指挥链上作战数据流转安全,防止作战数据在传输、处理和存储等环节中被窃取或篡改。

  2.2 、提升部队管理质效

  应用区块链技术服务部队管理工作,可有效提升部队管理信息化、智能化、规范化水平。在人力资源管理中,保护人力资源关键敏感数据在归档、更新、调阅等环节安全,避免篡改档案等违规情况发生,确保人事档案的严肃性、人事任命的公平性和人事管理的可追溯。在后勤管理中,将军队住房、工程招标、物资采购、军队财务、军需油料、卫情保障、装备管理等重点敏感领域上链,利用区块链技术框架实现链上信息公开透明并可追溯,不可篡改、不可删除。使部队管理全过程受到技术框架下的密码学算法制约,促进油料供应、财务供应、装备调拨等综合保障模式向精细化、精准化、集约化转变,提升部队管理质量和效益。

  2.3、 强化反腐监察体系

  当前,军队深入反腐,依法治军、从严治军成为新常态,在军纪国法的刚性约束基础之上,利用区块链技术不可篡改、可追溯等特性再构筑一道技术反腐防线,将涉及住房、财务、招标、油料、装备等重点敏感领域纳入反腐肃贪监察体系,允许司法机构、仲裁机构、审计机构等多个节点在区块链上共享电子证据,降低取证时间成本,优化办案流程,提高多方协作效率,筑起拒腐防变技防栅栏,推进部队依法治军、从严治军。

  2.4 、促进军民融合创新

  军民融合是各国军队加快建设发展步伐的重要途径,参与方“身份的隐私性”和“数据的机密性”是军民融合的痛点,通过区块链系统中隐私保护和不对称加密算法技术,解除了军民融合中对信息安全保密的忧虑,健全了军民需求和数据共享利用的对接机制,围绕联合作战重难点问题开展军地合作,支撑数据共享应用、技术协同攻关和联合会商研究,瞄准薄弱领域和关键领域展开联合攻关,优化国防供应链流程,推进国防工程建设创新。

  3、 区块链在军事领域应用的主要构想

  区块链技术具有去中心化、公开透明、数据可靠、隐私保护等特点,不仅在金融、贸易、物流、医疗等民用领域应用广泛,还非常契合国防和军队建设过程中的诸多军用领域需求,本文重点探析区块链技术在军事通信、作战保障、情报分析、网络安全、卫情保障和装备管理方面的应用。

  3.1、 军事通信方面

  在军事行动中准确、安全、便捷的通信至关重要,传统集中式管理的数据通信方式易遭网络攻击,可能导致作战指令被敌方截获或者一线作战部队收到虚假命令,同时节点网络故障还可能造成整个系统瘫痪,最终影响作战成败。基于区块链的去中心化特性及传输加密等技术,建立安全可信的军事通信环境,在作战指令生成时被赋予时间戳,作战指令存储时通过比对哈希值来验证数据完整性,在流转环节中采用不对称加密技术对作战数据进行加密保障流转安全,充分保障作战数据的真实性和安全性。聚焦区块链技术在军事通信领域的应用潜力,美国防高级研究计划局已与多家军企合作开展相关研究。其中,2017年5月与印第安纳技术与制造公司签署区块链创新合作协议,探索利用区块链技术开发军用加密软件,用于联合总部与地面部队、情报部门及国防部间的信息传输。

  3.2、 作战保障方面

  当前,各种物联感知设备和大数据挖掘技术普及应用,促使“精确保障”从理论逐渐走向实际应用。但通过单一数据中心存储“精确保障”所产生的海量数据,既存在技术难度又极易在战时遭敌定点摧毁。区块链能依靠网络框架内各节点自身存储能力实现分布式存储,并无法篡改已存储数据,这为国防供应链、采购和物流系统实现高效全程管理提供了可能,提升后勤保障体系的抗毁能力。美国空军2018年11月授予ITAMCO公司合同,拟基于“区块链即服务平台(BaaS)”改进美空军的物流与供应链能力。美国防后勤局曾举行专门活动,了解区块链技术在物流运输领域的应用,并致力于推动与美运输司令部、航运巨头Maersk合作开展区块链技术试验。美国防信息系统局近日也将区块链列为十项新兴技术之一,提出将于2020年优先发展该技术在后勤管理方面的应用。

  3.3 、情报分析方面

  长期以来,情报信息多源异构,情报信息归口融合处理是情报工作面临的痛点,传统手段难以胜任。随着战场空间不断延伸,来自“海、陆、空、天、电、网”六维战场空间的传感器数据源源不断地汇集到情报指挥中心,构成图像、视频、文字、信号等多种类型的海量情报数据。然而,由于历史因素和现实需要等原因,情报网络信息体系建设具有独立性、多样性、异构性等典型特征,情报传输信道和技术架构不尽相同,但多源情报信息最终需要进行融合处理,即“去粗取精、去伪存真”,通过相互印证和综合分析,最终生产出高质量和高可靠情报产品。利用区块链跨链技术,根据特性用途不同,建立多个不同区块链,通过特定的可信机制互相转移、传递和交换情报信息[3],采取多链并行和多链互通模式以解决情报信息跨域融合难、情报应用共享难等问题,优化情报链运行流程,有效支撑指挥决策。

  3.4、 网络安全方面

  随着核设施、军用卫星等目标对数字化系统依赖性增加,重要军事系统面临的网络威胁日益严峻。区块链技术的防篡改、分布式存储和共识信任机制等特性,可实时检测黑客非法入侵行为,将数据分布式存储,多个节点备份数据,防敌“以点瘫面”,即便单个节点遭到黑客攻击,也不会影响数据在全网的共识状态,有效增强军事系统运行的防御能力。鉴于美军推动数字化建设的同时,军事系统脆弱性也在不断增加,美国防部愈发关注借助区块链技术提升网络安全防护能力。美2019财年《国防授权法案》提出,推动区块链网络安全研究,授权国防部调查区块链技术和其他分布式数据库技术的潜在攻击和防御网络应用,以提升信息技术和网络系统安全。美国防高级研究计划局2018年9月授予美伽罗瓦公司和Guardtime公司项目合同,旨在通过在编码中集成不同的区块链技术,利用区块链技术保护高度敏感数据,并研究其在军用卫星、核武器等数个装备领域场景中的应用潜力,探索未来支持部队作战的方式方法。

  3.5、 卫情保障方面

  军队医疗数据共享的痛点主要在于患者敏感信息的隐私保护与多方机构对数据的安全共享,区块链具有去中心、去信任、不可伪造、不可篡改等优势,非常契合军队卫生系统电子病历需求,通过区块链记录患者就诊信息,包括病程记录、体检结果、医嘱、手术记录、护理记录等,病人就诊记录进入全程闭环管理,区块链的加密算法解除各方对数据隐私的担忧,跨地区、跨医院、跨系统安全共享病人医疗数据成为可能,有效避免重复诊断、重复检查、重复开药等情况发生,减轻病人痛苦和医疗负担。同时,遇有医患纠纷,通过区块链溯源医疗记录更具公平性和公信力,有效支撑司法机关调查取证,提高查案办案结案效率。

  3.6、 装备研发方面

  武器装备管理主要包括立项论证、研制生产、交付服役和退役报废四个阶段,对武器装备设计方案、试验结果、技术状态等全寿命周期内数据资料记录备案至关重要。现行的武器装备管理模式,通常采用纸质或数据库记录方式,具有“碎片化”“耦合差”等典型特征,存在安全保障实施难、转移交接成效低、过程监管不到位等问题。将区块链技术引入武器装备管理,让武器装备的管理部门、使用方、科研院所和生产厂家共同参与武器装备战技状态的更新与维护环节中,通过众创众建和数据共享利用,形成一个分布式、可追溯、全寿命的武器装备管理体系,提高武器装备效能管理的安全性、便利性和可信度。美军及相关国防承包商已在该领域开展了多项有益尝试。其中,美国海军已宣布使用区块链技术提升3D打印的安全性,确保增材制造过程中3D打印站点间能够实现数据的安全共享,维护设计、生产流程的安全运行。美国海军航空系统司令部2018年9月与ITAMCO公司签订合作协议,拟研究利用区块链技术,在整个生命周期内跟踪航空部件,提高供应链的可视性、防篡改、可追溯性和数据透明度。

  4 、结束语

  区块链技术作为一种颠覆性前沿技术,具有去信任化、去中心化、数据可靠、不可伪造、不可篡改和可追溯等优势,日益受到各国军政高层广泛关注,成为各国竞相角逐的技术制高点,将在军事领域应用不断拓展,带来深刻变革。

  参考文献

  [1]袁勇,王飞跃.区块链技术发展现状与展望[J].自动化学报,2016(4):481-494.
  [2]蔡亮,李启雷,梁秀波.区块链技术进阶与实战[M].北京:人民邮电出版社,2018:10-11.
  [3] 中国区块链技术和产业发展论坛.中国区块链技术和应用发展研究报告(2018)[R/OL].(2018-12-18)[2020-5-20].http://www.cesi.cn/201812/4595.html.

原文出处:李正发,杜亭军.区块链技术在军事领域中的应用探析[J].信息技术与信息化,2020(07):124-126.

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