太空：网络攻击的最后疆域

据联合国太空事务办公室数据显示，从1965年到2012年的近50年间，全球发射的已登记太空物体（主要是卫星）总数一直稳定在平均每年约130个。此后一直以惊人的速度攀升，到2022年和2023年，全球发射新物体数量已高达平均每年2600个。

目前轨道上有近 10,000 颗活跃卫星，这一数字大约每 18 个月翻一番。鉴于私营部门和政府计划部署更多卫星，增长趋势可能会持续下去。

太空发射的指数级增长在一定程度上是由更强大的新技术推动的，尤其是人工智能和机器人技术。随着机载计算和越来越多的自主性（例如飞行控制），这些卫星为黑客提供了更广泛的攻击或利用能力。也就是说，一旦进入太空系统，威胁者可以实现更多恶意操作。

随着进入太空的机会和能力的提高，全球对空间资源和研究地点的竞争正在升温。这种可访问性的增加意味着除了国家行为体外，私营企业也有能力在太空中发挥作用。这种经济因素驱动的太空竞争可能会引发冲突。例如，国家和业界对提取和开发太空资源（如水冰和贵金属）都非常感兴趣，这可能会引发新一轮的淘金热。

从地球到太空的巨大物理距离不仅是攻击者面临的难题，也是防护者的难题。试想一下，轨道上现存最古老的运行卫星是1965年发射的林肯校准空球1号（LCS 1）。但是，直至20世纪80年代末，网络安全才开始成为主流问题，并在90年代随着互联网的兴起而发展起来。

这意味着，目前在太空中运行的卫星没有内置防御系统。虽然这听起来很疯狂，但今天发射的卫星仍然不具备网络安全能力，比如立方体卫星（CubeSat），因建造和发射成本低廉，受到大学实验室和其他机构的欢迎，但它们通常既没有足够空间安装网络安全组件，也没有足够的预算内置防御系统。

不过，即便拥有最新的技术和操作系统也是不够的，因为在数百万行代码中总有不可避免的错误。这些代码是由整个（易犯错误的）人类程序员团队编写的，没有一个人能够了解全景。因此，我们需要不断升级硬件并更新软件，以实现更强大的性能和兼容性。

但是这些升级、补丁和维护对于太空中的物体来说极为困难。遥远的物理距离意味着我们不能像在地球上那样随时更换服务器。因此，太空网络安全需要利用机载硬件，这就限制了固件和软件远程升级的程度。主要的系统更新通常会被有意避免，以消除更新失败所引发的航天器破损等严重后果；而且通常还存在无法远程修补的永久性软件组件。所有这些脆弱性都会随着时间的推移而恶化。

主要的太空系统，如国际空间站（ISS）和GPS卫星，需要十年或更长时间的发展，因此从概念到发布都要保持网络安全最佳实践极具挑战性。在这种情况下，如果缺乏最新的网络防御机制——有些系统发布时在网络安全方面落后了10年——或者由于硬件和软件的限制，无法保持在网络安全的最前沿，太空资产就会沦为特别诱人和引人注目的攻击目标。

更糟糕的是，由于外层空间的物理不可达性，针对太空的主要攻击模式可能是远程的，即通过网络攻击或电子战（例如，信号干扰和欺骗）实现。

太空系统非常复杂，堪称“系统的系统”，其中可能会导致更多的网络漏洞，包括更广泛的攻击面或攻击切入点。

首先，太空生态系统本身是复杂的，其各个部分——发射、地面、空间、用户和通信链路等——都依赖于计算系统，而所有的计算系统都存在被黑客攻击的可能性。

航天器在地球上空运行，需要五个部分将卫星送入轨道，实现收集和共享信息，为客户提供服务的目的。这五个部分包括：

• 太空：轨道卫星等太空资产。 

• 地面：对太空系统运行至关重要的地面基础设施，例如卫星监控和控制、地面终端和任务操作中心 。

• 用户：GPS接收器、智能手机、卫星通信的发射/接收终端等。 

• 链路：连接其他部分的通信网络，包括地对空、空对空和地对地。 

• 发射：组件和活动，包括运载火箭、卫星有效载荷接口、地面支持设备、发射场基础设施以及所需的工作人员和人员。

此外，太空系统的攻击面随着冗长而分散的供应链进一步扩大，这意味着出现错误和漏洞的机会更多，特别是在需要集成不同系统的情况下。这本质上是物联网（IoT）环境中普遍存在的网络安全漏洞问题，特别是当涉及不同供应商时。

在立方体卫星和其他卫星中流行的“即插即用”（COTS）组件加剧了这一问题，因为拥有简单的“即插即用”系统是以牺牲整个系统的强大或一致的网络安全为代价的。例如，相同的攻击可以反复针对使用COTS组件的不同目标。

另一方面，太空安全的标准化同样十分困难，因为卫星任务的安全依赖于大量半独立系统和软件的安全特性。而糟糕的现实是，由于缺乏机载空间和资金，小型立方体卫星通常根本不具备网络安全特性。

考虑到发射成本的下降和太空中强大的商业利益，国家不再是外太空的唯一或主导参与者。这增加了在整个供应链中制定网络安全标准的挑战，特别是在太空技术被认为具有“双重用途”（兼具国防和非国防应用）的情况下。

如今，新技术——比如可重复使用的运载火箭和更强大的人工智能——正在推动人们进入太空，以实现更好的控制和机动性。虽然现代技术愈发复杂，功能也日益强大，但复杂性也会造成脆弱性、更多的故障点和网络漏洞。太空系统是我们创造的最复杂的技术之一，对于技术精湛的黑客来说，绕过发射、太空任务及其技术系统设立的层层关卡闯入太空系统，可以带来极大的成就感和声誉。这就是“攻破卫星”竞赛的动机，该竞赛在2023年已经产生了几支获胜队伍。

法律的模糊性为有争议的挑衅行为敞开了大门。在太空领域，这意味着可能引发或升级冲突，从而引发网络反应。

目前，太空网络安全主要依据《国际空间法》，而空间法的主要文书仍是1967年批准的《外层空间条约》（OST），其中与太空网络安全相关的几个关键条款如下所示：

在《条约》中，第四条和其他条款申明，太空只能用于和平目的：“月球和其他天体应由本条约所有缔约国专门用于和平目的。禁止在天体上建立军事基地、设施和防御工事，禁止试验各种武器，禁止在天体上进行军事演习。”

第九条确立了不干涉原则：“本条约缔约国如有理由认为另一缔约国计划在太空（包括月球与其他天体在内）进行的活动或实验，可能对和平探索和利用太空（包括月球与其他天体在内）的活动造成有害干扰时，可要求就该活动或实验进行磋商。”

因此，在太空中发动网络攻击似乎至少会违反其中的一些规定。举个例子：太空网络攻击要么是一种旨在未经授权利用计算机系统的侵略性非和平活动，要么是对网络武器的测试，这违反了第四条规定；网络攻击似乎符合被禁止的有害干扰的条件，这违反了第九条规定。

但这些对OST的解读可能存在争议。例如，某国可能会声称，太空网络攻击是干预先前的侵略性、非和平活动的必要手段；如果先前的活动有可能干扰另一个国家的计划，那么网络攻击看起来更像是“黑客反击”，其法律地位在国内法（或国际法）下是不明确的。

除了上述以网络安全为重点的问题外，太空法律和政策中的其他治理缺口也可能导致误解、误判，并最终导致冲突。

世界各地的军队都依赖太空系统，这意味着一旦爆发敌对行动，对手可能会攻击这些系统。攻击卫星的方式有多种，但网络攻击比其他反卫星系统（如破坏性动能反卫星武器或信号干扰）更能为攻击者提供匿名性和精确性。美国太空司令部司令史蒂芬·怀廷将军表示：“我们知道，网络攻击是我们最有可能在太空中面对敌人的地方。”

网络攻击作为一种低成本但在经济、政治和环境方面非常有效的策略，将会在太空中继续发挥作用。

现在获取网络攻击能力的门槛在不断降低，许多网络攻击的开发和实施成本要比准备和发动“热战”的成本低得多。例如，一起网络钓鱼攻击只需30美元，相比之下，发射一枚导弹的成本可能超过200万美元。

因此，尽管成本不高，但网络作战却可以非常有效地对抗依赖数字系统的现代对手，特别是在指挥、通信、控制和情报（C3I）方面。无人机攻击可以摧毁整个建筑物，但C3I的数字基础设施不一定位于任何物理位置，而可能处于云端。因此，即使是将对手的通信中心炸得粉碎，也可能不如超越物理空间和限制的网络攻击有效。

除了动态摧毁目标外，网络攻击还可以提供一系列新的有用选择。它可以使目标完全失去作用，也可以被设计成具有可逆或暂时的效果。或者它可能根本不是一次攻击，而是一次情报收集行动，例如窃听敌人的通信。或者它可以用于欺骗，例如，使一个受损的系统看起来正常，但实际上向决策者提供了错误的数据。

在太空冲突中，“热战”不仅昂贵且极具毁灭性。网络攻击则因其隐蔽性特征可以不那么具有挑衅性。因此，我们可以合理预测：对于对手和其他恶意行为者来说，太空网络攻击将是一个有吸引力且有效的工具。

对太空网络攻击愈发关注的最后一个原因是，与其他网络攻击相比，其风险异常高，而且比大多数人可能意识到的还要高。

首先，许多关键服务是由太空系统实现的。例如，GPS和其他卫星提供日常使用的定位、导航和定时服务。气象和其他地球观测卫星为监测、管理和预测我们关心的许多事情提供数据和图像，这些事情对农业、生态、社会、经济和国家安全都有好处。因此，这些服务的损害将是高度破坏性的。此外，太空系统被视为“军事行动的直接推动者”，其本身就是高度战略目标。

此外，即使重要的服务不受影响，太空系统也可能成为恐怖分子和激进组织的攻击目标。他们会通过一场壮观的“表演”来引发混乱并破坏信息，作为后续“热战”或其他行动的前奏。

考虑到网络攻击的成本和风险都比“热战”低得多，非国家行为者更有能力发动网络攻击，造成各种风险水平（从微不足道到严重级别）的影响。如果一个太空系统在其网络安全措施上明显落后，那它将更有可能成为攻击目标。

鉴于网络攻击的隐蔽性和不会造成大规模实际伤亡的特性，我们有理由相信太空中的网络攻击会不断增加。与此同时，各国也都在非常积极地阻止对其系统的攻击，尤其是那些对国家安全和情报至关重要的系统。例如，如果没有间谍卫星和其他能力，现代军队将处于巨大的劣势；没有轨道优势和其他空间服务（如GPS和通信），社会稳定将受到威胁。

为了防范特定的网络威胁或攻击载体，首先需要了解威胁，以便评估现有防御能力是否足够或需要加强。目前有许多关于网络安全的分类法——比如著名的NIST、MITRE分类法——但它们或是过于技术性，或是过于简化，或是根本没有捕捉到太空生态系统中的特定环境，不利于预测新的太空网络攻击。

我们需要采用不同的框架，以推动我们的想象力、精确地预测出网络攻击场景。ICARUS矩阵（“想象网络攻击以预测太空独特风险”的首字母缩写）就是这样一种框架。

ICARUS矩阵列出了构成网络攻击的所有主要变量，并按攻击媒介、漏洞类型、潜在威胁行为者的动机、受害者以及攻击可能危及的各种太空能力进行组织。

ICARUS矩阵并非一种正式的分类法，因为许多变量可以重叠，并且不像典型的分类法那样相互排斥，但它可以作为一种通用分类法，因为它捕获了主要变量，并且可以根据需要添加其他变量。（详见下表）