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论美军对作战环境的认识(下)

2019-04-17 蔡丛华访问次数:

——从“battlefield”到“battlespace”再到“operational environment”的转变

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【知远导读】“battlefield”,通常被理解为敌对双方之间发生接触的有限区域,1980年代之前美军就将其移出了军语条目;2000年,美军提出了“battlespace”的概念,从“field”走向“space”,美军用了至少25年的时间,从以时空线为主对作战环境的理解向多维度系统的系统性理解转变;2006年,美军用“operational environment”这一术语来替代了“battlespace”,“battlespace”这一术语条目在2009年版的美军军语也消失了。“operational environment”,直译就是作战环境,一直以来就是列在美军军语的条目之中的,本文简要介绍了从“battlefield”到“battlespace”再向“operational environment”的转变,重点阐述了美军对“operational environment”重新阐释后的含义和主要内容,包括物理域及因素(Physical Areas and Factors),信息环境(Information Environment),网络空间(Cyberspace),电磁频谱(Electromagnetic Spectrum),政治(political)、军事(military)、经济(economic)、社会(social)、信息(information)、基础设施(infrastructure)系统【简称PMESII系统】。

网络空间

美军认为,网络空间,是全球性的信息环境,包含了由信息技术基础设施及其附属的数据资源所形成的各种互为依赖的网络,包括互联网、通信网、计算机系统以及植入的各种中央处理器和控制器。1

联合作战越来越依赖于网络空间,它跨越地理和地缘政治界线——许多处于美国的控制之外,与关键基础设施的运作连为一体。因此,当各级指挥员计划和组织作战时,必须充分考虑对信息和网络空间的严重依赖,以及各种物理因素,比如可能降低信息和信息系统的保密性、有效性、完整性。2

指挥员通过实施网络作战(Cyberspace Operations,简称CO)以保持网络空间的行动自由,并限制敌人和对手在网络空间的行动自由,以完成上级赋予的各项任务,并为实施其他作战活动提供有利条件。网络作战,依靠设置于物理域中的链路和节点在网络空间和物理域中发挥作用,而物理域中各种活动能够在网络空间或通过网络空间产生效果,比如通过影响电磁频谱(electromagnetic spectrum)和改变网络的物理基础结构(physical infrastructure)。3

从网络作战的计划和实施的角度考虑,网络空间可用三个互相关联的网络层来描述4:物理网络层(physical network layer)、逻辑网络层(logical network layer)和网络角色层(cyber-persona layer),如图3所示。

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图3

物理网络层,由IT设备和基础设施所组成,它为网络空间提供了存储、传输和处理信息的物理域,包括数据仓库和数据在网络各组成部分之间的转移。物理网络层各组成部分,包括硬件和基础设施(比如计算机设备、存储设备、网络设备、有线和无线连接设备等),需要有安全措施以避免受损或非授权物理进入(unauthorized physical access)——有可能获取合法的逻辑进入(which may be leveraged to gain logical access)。对于物理网络层,网络作战首先考虑的确定其地理位置点和合适的法律规定,尽管在网络空间中,地理界线可以很容易且快速地被跨越,但仍然存在着主权国家问题,因为这些设备都是属于公众的或私人的实体,(从网络上)进入都是能够被控制或受限的,这是在计划的各个阶段必须予以充分考虑的。

逻辑网络层,由相互关联的一些网络元素(elements of the network)所组成的,从某种程度上也可以说是从物理网络中抽取出来的,它是建立在用于驱动网络各组成部分运作的逻辑程序(代码)(logic programming (code) ),这些逻辑程序(代码)不需要与具体的物理链接或节点(specific physical link or node)相捆绑,但能够提供逻辑地址(addressed logically)和交换或处理数据。逻辑网络层中,通过个体的链接和节点,形成了各种各样分布式的网络空间元素,包括数据(data)、应用(applications)、网络流程(network processes)等,但这些并没有与单一节点相捆绑。例如,联合知识在线网站(the Joint Knowledge Online Website),它具有多个服务器(multiple servers)分布在物理空间的多个地点(multiple locations),但在万维网(the World Wide Web)中只有单一的URL [注:uniformre source locator的简称,在Internet的WWW服务程序上用于指定信息位置的表示方法] ;又如,美国国防部的非保密互联网协议路由器网络(Non-classified Internet Protocol Router Network,简称NIPRNET)和机密互联网协议路由器网络(SECRET Internet Protocol Router Network,简称SIPRNET),是全球性的多分区网络(multi-segment networks),从逻辑意义(logical sense)上则属于单一网络。基于定位考虑,计划人员可能需要知道某些目标的逻辑位置,比如关键的机器和操作系统(machines and operating systems),允许多个服务器或其它网络功能为每一台计算机分配一个单独的IP地址(Internet protocol addresses),而不需要知道它们的地理位置。

网络角色层,是采用统一规则从逻辑网络层中提取的数据所形成的网络空间视图(aview of cyberspace),这些数据用于描述活动在网络空间中的参与者或实体身份(anactor or entity identity)的数字表示(digital representations),由网络或IT使用者的账户(accounts)组成,这些账户无论是人为的还是自动生成的,都是互相关联的。网络角色可能直接与某个人或实体相关联,也可能与一些个人的或组织的数据相关联,比如邮箱(e-mail)和IP地址(IPaddresses)、网页(Webpages)、电话号码(phone numbers)、网上论坛登录(Webforum log-ins)、财务账户密码(financial account passwords)等。在网络空间中,1个个体可以使用多个身份来创造和保留多个网络角色,比如不同的工作和私人邮箱地址,也可以使用不同的身份进入不同的网上论坛、聊天室(chatrooms)和社会网络站点;同样地,单一的网络角色也可能被多个使用者使用,比如多个黑客(hackers)使用同样的恶意软件(malicious software)控制别名(controlalias)、多个极端分子(extremists)使用同一个银行账户、或者同一组织内的所有成员使用同一个邮箱。网络角色的使用,给网络空间中各种行为的责任归属造成了困难,网络角色的复杂性以及与实际的地理地址或形式不相关联,使它们的实际身份很难确认,必须通过大量的情报信息收集和分析来达成,而实际效果如何也难以确知。

电磁频谱

美军认为5,许多军事行动都是在复杂环境中实施,尤其是越来越严重地依赖电磁频谱(electromagnetic spectrum,简称EMS),所有的现代化部队都已依赖电磁频谱(EMS)展开各种行动。

电磁频谱是指所有频率(frequencies)范围内的电磁辐射(electromagnetic radiation),频谱的一端是具有最长的波长(wavelengths)和低频率(frequency)的无线电波(radiowaves),另一端是具有最短的波长和高频率的伽马射线(gammarays),如图4所示,具体可细分为:无线电波、微波(microwaves)、毫米波(millimeter waves)、红外辐射(infrared radiation)、可见光(visiblelight)、紫外辐射(ultraviolet radiation)、X射线(x-rays)和伽马射线。6

电磁频谱,通常用来组织和解释所有存在于我们周围和整个宇宙中的电磁能量,大量依赖于电磁频谱的民用和军事设备在诸多领域得到广泛应用,包括:情报(intelligence),通信(communications),定位、导航、授时(positioning,navigation, and timing,简称PNT),传感(sensing),指挥与控制(C2),攻击(attack),测距(ranging),数据传输(datatrans mission),信息存储和处理(information storage and processing)。过去几十年来电磁频谱技术的飞速发展,使民用和军事电磁频谱的应用能力及对其的依赖程度呈指数增长,这种扩散式增长,加上美军对电磁频谱的严重依赖和对手的低代价进入,对联合部队司令造成了重大军事挑战。7

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图4

美军认为,整合电磁频谱行动(Integrated EMS operations),夺取电磁频谱优势(EMS superiority),对于所有联合作战而言,都是十分必要的,而联合电磁频谱作战(joint electromagnetic spectrum operations,简称JEMSO)和电子战(Electronic warfare,简称EW),就成为了美军在电磁频谱领域的主要作战行动。不管是对军事行动的支持,还是作战本身的聚焦点,联合电磁频谱作战的主要关注点就是保持畅通进入(unimpeded access)和使用(use)电磁频谱以满足军事需要,而电子战就是在作战环境的整个电磁频谱范围内保护友好行动(friendly operations)、拒止敌对行动(adversary operations)。8

此外,美军认为9,所有军事行动中,电磁频谱的使用都是控制作战环境的关键,从传感器至各平台的信息传输都离不开电磁频谱的使用,但由于大量民用以及敌人的拒止造成了越来越拥挤的电磁频谱环境,导致军用电磁频谱也越来越受限。联合部队司令的目标是塑造和控制电磁作战环境(EMOE),但发生在电磁环境(EME)中的一切,都已超越了所有的物理域和信息环境,甚至于超出了规定的边界或疆域,这就使联合电磁频谱作战(JEMSO)变得复杂化,各种各样的因素——包括使用装备的类型、装备的使用对象(比如空中、海上和陆上部队)、敌方能力、地理和天气等,都会严重影响联合电磁频谱作战(JEMSO)的实施。

电磁环境(EME),就是当某一军事力量、系统或平台在其预期的作战环境中执行预定任务时,所遭到的全频段的辐射或受控的电磁发射程度在能量和时间上的分布。10通俗来讲,电磁环境就是电磁干扰(electromagnetic interference,简称EMI)+电磁脉冲(electromagnetic pulse,简称EMP)+电磁辐射(EM radiation)对人员、军械、敏感物质的危害+太阳黑子、闪电、静电等自然现象的作用之和,实际上就是全球性的电磁背景。

电磁作战环境(EMOE),则是以电磁环境(electromagneticenvironment,简称EME)为背景的,与特定作战区域相联系的受电磁影响区域的范围内,友方、中立方和敌方的电磁战斗序列。11它是电磁环境的一部分,也是某一特定时间内实施联合电磁频谱作战(JEMSO)的地方,如图5所示。

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图5

联合电磁频谱作战(JEMSO),就是为了控制电磁作战环境(electromagnetic operational environment,简称EMOE)而采取的所有活动,以确保能够顺利地计划和实施联合作战或联盟作战,它主要是通过协调电子战和联合电磁频谱管理作战(joint electromagnetic spectrum management operations,简称JEMSMO),来利用(exploit)、攻击(attack)、防御(protect)和管理电磁作战环境(EMOE),使依赖电磁频谱(EMS-dependent) 的各类系统能够在预定作战环境(OE)中充分发挥有效功能。

依赖电磁的各类系统(EM-dependent systems)在取决于各自功能的专用频段才能运作的更加有效,这些系统也受到不同的操作环境影响(比如丛林、城市、恶劣气候环境等),还有如雾、雨、雪对超高频卫星通信(satellite communications,简称SATCOM)的不利影响,太阳活动如黑子、耀斑、大气波动等对使用高频传导的各类系统的影响,来自于其它发射机、输电线或静电的人为干扰对所有系统的影响。电磁作战环境(EMOE)对军事力量、装备、系统和平台的作战能力的影响,统称为电磁环境效应(Electromagnetic Environmental Effects,简称E3),它包括了电磁兼容性(electromagnetic compatibility,简称EMC),电磁脆弱性(EM vulnerability),电磁脉冲(electromagnetic pulse,简称EMP),电磁防御(electronic protection,简称EP),电磁辐射(EM radiation)对人员、军械、敏感物质的危害,太阳黑子、闪电、静电等自然现象的作用等。所有依赖电磁的系统都是易受攻击的,从某种程度上来说,都是受到电磁能的影响12

PMESII系统

美军非常强调从系统观(Systems Perspective)的角度出发来理解整个作战环境。美军认为,系统是在功能、物理或行为上相关的并有相互作用或相互依存关系的诸要素所形成的一个统一整体。研究作战环境的一个重要方式,就是把它看作一系列复杂的并不断互动的政治(political)、军事(military)、经济(economic)、社会(social)、信息(information)、基础设施(infrastructure)系统【简称PMESII系统】。根据不同的参与者,这些系统之间的相互作用,可以被看作为一个网络或者一群网络;这些系统的性质和相互作用则将影响联合作战的计划、组织和实施。通常来说,国际盟友(international partners)和国内其他的参与者(civilian participants)都属于军事之外的各种系统,联合部队司令和参谋们必须理解这些系统以及军事行动会如何影响它们,更重要的是必须理解其它的PMES II系统中的哪些要素能够帮助或者可能会影响作战任务的执行。作战中,各利益相关者之间形成的共同理解(也可称之为谅解),能够影响那些超出联合部队司令指挥权限的行动,也能推动形成一个联合方式来达成目标。

从系统的角度来理解,一个典型作战环境的建立,就是通过其他联合部队职能要素的跨部门参与,以及与各类情报组织、美国政府部门和机构、拥有众多专家的非政府研究中心之间的合作。联合部队司令必须考虑用最好的方式去管理或支持这些跨职能的工作,J-2部门(intelligence directorate of a joint staff,联合参谋部情报部)就是负责这项工作的职能部门,因此,这也成为作战环境联合情报准备(joint intelligence preparation of the operational environment,简称JIPOE)的一部分。

理解PMES II系统及各系统之间的相互影响,各系统之间的关系如何随着时间变化而变化,能够使联合部队司令充分认识到采取何种行动能够影响系统内的各要素。除此之外,采用系统分析方法,能够及时识别出告警情报的潜在来源,有利于理解友方、对手、敌方和中立方这些系统之间连续复杂的影响,有利于找出作战设计的诸要素,比如作战重心、作战线、作战关键点等。

PMES II系统及相互间的关系,如图6所示,这张图描述了预定的作战重心和战略重心之间的关系,显示了由相关联的节点所组成的子系统,说明了两个相关联的重心所具有共同的节点,这些都能够帮助指挥员和参谋人员,在作战计划过程中提前设想如何分配各项任务,更有效、更详细地拟制作战计划。13


图6

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【1】原文为:cyberspace—A global domain within the information environment consisting of the interdepend entnetworks of information technology infrastructures and resident data, including the Internet, telecommunications networks, computer systems, and embedded processors and controllers.

——DOD Dictionary of Military and Associated Terms, February 2019,第59页。

【2】JP 3-0 Joint Operations, 11 August 2011, 第IV-2页。

【3】JP3-0 Joint Operations,11 August 2011, 第IV-2页。

【4】JP3-12 Cyberspace Operations,8 June 2018, 第I-2-4页。

【5】JP3-13.1, Electronic Warfare,8 February 2012,第I-1 页。

【6】JP3-13.1, Electronic Warfare,8 February 2012,第I-1 页;JP 3-0 Joint Operations,11 August2011, 第IV-2页。

【7】JP3-13.1,Electronic Warfare,8 February 2012,第I-1 页;JP 3-0 Joint Operations, 11 August 2011, 第IV-2页。

【8】JP3-13.1,Electronic Warfare,8 February 2012,第I-1 页;JP 3-0 Joint Operations, 11 August 2011, 第IV-2页。

【9】JP3-13.1, Electronic Warfare,8 February 2012,第I-1页。

【10】原文为:electromagnetic environment—The resulting product of the power and time distribution, in various frequency ranges, of the radiated or conducted electromagnetic emission levels encountered by a military force, system, or platform when performing its assigned missionin its intended operational environment. Also called EME. (JP 3-13.1)

——DOD Dictionary of Military and Associated Terms, February 2019,第75页

【11】原文为:electromagnetic operational environment—The background electromagnetic environment and the friendly, neutral, and adversarial electromagnetic order of battle within the electromagnetic area ofinfluence associated with a given operational area. Also called EMOE. (JP 6-01)

——DOD Dictionary of Military and Associated Terms, February 2019,第76页

【12】JP3-13.1, Electronic Warfare,8 February 2012,第I-2-4页。

【13】JP3-0 Joint Operations,11 August 2011, 第IV-3-4页。

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