保障太空科技安全:为何需要应对轨道网络风险

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  • 太空科技支撑着电信、GPS和金融等关键服务。

  • 随着太空运营日益数字化,在推动创新的同时,也带来了可能造成灾难性后果的新型网络风险。

  • 全球、区域和国家层面的举措正在应对这些风险,但仍需加强合作,以提升太空领域的网络韧性。

全球太空经济正在快速发展。预计其规模将从2023年的6300亿美元增长至2035年的1.8万亿美元。每周都有突破性进展——载人航天飞行、新型火箭系统和前往月球的复杂机器人任务——标志着探索与互联互通的新时代到来。技术在加速太空发展方面发挥着关键作用,但也使地面站、卫星和用户终端日益暴露于新兴的网络风险之中。

太空科技是现代社会的关键

太空资产对现代社会至关重要。通信卫星支撑着全球电信、互联网接入和电视服务。诸如Astranis, 亚马逊柯伊伯星座和SWISSto12等公司正在研制卫星,以帮助连接传统通信网络覆盖范围之外的偏远地区。这些卫星还可作为海底电缆的重要备份,提升全球通信网络的韧性和冗余度。

全球定位系统(GPS)等导航与授时卫星同样不可或缺,在全球支撑着超过65亿台设备——这一数字预计到2030年将增至100亿。GPS的应用包括农业精准种植,可提高产量、减少浪费,并可用于物流领域的车队实时跟踪和路线优化。

除了互联互通与协调之外,太空技术还在推动各行各业的创新,范围从太空数据中心到更可靠的云服务。新兴创新,如制造无人机和机器人系统,有望变革物流、农业和医疗保健领域。基于太空的材料科学进展使得在微重力环境下制造新材料成为可能,而其他新兴创新,如太空太阳能发电和小行星采矿,可为地面产业提供清洁能源和稀有材料。

然而,随着对太空基础设施的依赖日益增强,风险也随之增加。针对卫星、地面站和太空机构的网络攻击数量正在上升,可能造成严重后果。

论坛如何应对全球网络安全挑战?

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通过促进跨行业合作与洞见分享,该中心帮助合作伙伴加强网络韧性,并应对需要集体应对的挑战。

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当太空遭遇黑客攻击时

近期发生的事件凸显了太空系统在应对网络威胁时的脆弱性,以及这些威胁可能产生的广泛影响。例如,GPS中断可能使飞机、船舶、自动驾驶车辆乃至军事系统偏离方向,从而在依赖卫星通信和物流的各行各业引发大规模混乱。

最近的一起事件发生在2025年3月,波兰航天局(POLSA)不得不断开其网络与互联网的连接,以遏制一次入侵并保护数据安全。该机构的运营受到严重干扰,直至三天后才完全恢复。

此类攻击可能产生的深远影响,在2022年对Viasat KA-SAT网络的网络攻击中得到了体现。Viasat的卫星网络遭到一次精密的网络攻击,导致欧洲各地数以万计的调制解调器失效,严重扰乱了通信,乌克兰受影响尤为严重。此次攻击还波及德国,致使5800台Enercon风力涡轮机发生故障,并导致包括法国、匈牙利、希腊、波兰和意大利在内的其他多个欧洲国家出现长时间停电。

这些事件不仅说明威胁正在加剧,也揭示了太空系统在设计和管理方式上存在的根深蒂固的脆弱性。

太空领域网络韧性面临的主要挑战

要在太空系统中实现网络韧性十分复杂,既受制于物理、技术和地缘政治现实,也面临成本等传统障碍。太空系统在实现网络韧性方面面临若干独特挑战,主要包括以下三大问题:

1. 卫星难以触及

卫星一旦部署,便无法进行物理接触,因而难以修补漏洞或迅速应对网络事件。与地面系统不同,卫星必须远程管理,这使其暴露于不断演变的威胁之中。卫星与地面站之间的遥远距离还会造成延迟,使实时威胁检测与响应变得更加复杂。

2. 系统陈旧,威胁现代化

传统卫星的设计使用寿命为10至20年,而太空基础设施往往依赖陈旧的遗留硬件和软件,计算能力有限,且难以修补或升级。这使得实施先进的安全协议面临挑战,例如加密或实时威胁检测。尽管新一代卫星星座正转向体积更小、使用寿命更短的卫星,但太空系统往往也缺乏标准化的网络安全框架,导致各平台之间的防护水平参差不齐。

3. 格局分散

太空是一个复杂且无国界的环境,其中包含大量运营方,各自的优先事项、监管要求和网络安全实践各不相同,这使协调一致的网络防御变得更为复杂。这些参与方还依赖一系列相互关联的供应链来支撑太空系统,涵盖从制造到发射和运营的各个环节。供应链中的每一个节点都可能引入网络漏洞,尤其是通过第三方供应商引入的漏洞。

战略转向:保障太空安全

面对这些挑战,各国政府以及区域和国际机构正在推进相关政策,以加强太空领域的网络韧性。英国和澳大利亚已正式将太空基础设施认定为关键基础设施,由此触发了强制性网络安全标准的实施,并加强了政府监管。在美国,拟议中的《太空基础设施法案》可能会影响全球网络安全规范,鉴于美国在太空领域的领导地位,以及其拥有近70%的在轨运行卫星。其他国家层面的举措包括美国国家航空航天局(NASA)与美国国家标准与技术研究院(NIST)的合作,以及英国太空局网络安全工具包,旨在提升韧性并完善行业标准。

国际机构也在采取措施,加强太空网络安全。例如,国际电信联盟(ITU)为太空通信网络制定标准,而联合国外层空间事务厅(UNOOSA)则推动全球合作。太空信息共享与分析中心(Space ISAC)等组织推动太空行业在网络威胁情报共享方面开展合作;国际标准化组织(ISO)和国际电工委员会(IEC)发布的更新标准,则为太空组织的安全实践提供支持。在区域层面,《欧盟网络安全法案》对包括太空系统在内的关键技术进行认证。

“太空使我们的生活成为可能,”美国宇航局前首席经济学家说道。
“太空使我们的生活成为可能,”美国宇航局前首席经济学家说道。
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展望未来:加强太空网络韧性的机遇

尽管监管和公共部门举措在推动太空网络韧性方面发挥着关键作用,但要确保太空行业拥有更具网络韧性的未来,仍需所有利益相关方共同努力。太空系统必须从一开始就将网络安全纳入设计考量,采用强加密、冗余通信路径和先进的监测能力。此外,诸如量子密钥分发(QKD)和量子计算的进展,为保护卫星与地面站之间的通信免受网络威胁提供了有希望的解决方案。

然而,要构建有效的太空网络韧性,仅靠技术进步是不够的。鉴于生态系统的复杂性,政府、私营部门和学术界之间的合作至关重要。通过这些利益相关方的协作,将出现三大关键机遇:

• 提升认知——对决策者开展教育并提高其认知,将网络韧性确立为太空领域的战略优先事项。

• 推动行动——促进讨论,以推动行业内各方采取行动并作出承诺,共同构建网络韧性。

• 形成洞见与工具——分享洞见、最佳实践和工具,以加强整个行业的网络韧性。

太空已不再是遥不可及的技术领域,而是地球日常生活中不可或缺的一部分。我们现在必须采取行动,确保太空始终是探索、创新和社会进步的安全领域。

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