网络中心战 |《大国竞争时代的网络生存力》

总结

问题

美国海军部（DoN）如何在通信竞争激烈的环境中继续发挥其在网络中心战（NCW）方面的优势？

要点

大国竞争的回归再次强调了网络的生存能力，这对于与拥有高端能力的近邻对手开展现代海战至关重要。当前和不断发展的美国海军部战略依赖于脆弱的网络连接，而这些网络连接越来越容易受到敌方的拒绝或破坏。不列颠海战为美国海军部提供了利用集成网络技术取得作战成果的重要启示。

研究方法

本文利用历史实例和公开资料来说明网络在海战中的作用，描述其在通信竞争环境中的脆弱性，并提出未来的发展方向。

建议

海军部必须投资建设更先进、可防御和自主的基础设施，以应对海军网络和依赖于这些网络的众多系统所面临的日益严重的威胁。工作重点必须包括跟上快速发展的计算能力，通过节点突增能力提高网络复原力，以及加固现有的电子通信线路。

I. 网络中心战

自航海时代起，网络就包含了在作战和战略层面传递信息所需的物理和概念通信线路。虽然这些网络曾经由信号旗、信使和电报组成，但如今对实时超视距通信的要求需要采用异常复杂的方法。

现代网络使海军和海军陆战队的全球指挥、控制、通信、计算机、情报、监视和侦察（C4ISR）基础设施得以实现，从弹药制导到越洋导航，海军和海军陆战队都依赖于这些基础设施。利用网络实现作战目的的行为被称为 "网络中心战"（NCW），它分为三个领域：用于战场局域网的表层、提供战区广域覆盖的机载层以及用于海军和海军陆战队全球指挥与控制系统的空间层（见图 1）。 2016 年《海军网络环境战略》（NNES）将这些网络定义为所有形式通信和数据处理的 "基本作战骨干"。

在当前大国竞争重新抬头的时代，近在咫尺的竞争对手公开炫耀其手段和动机，以剥夺水兵和海军陆战队员无争议网络访问所提供的 "压倒性作战优势"。在 1940 年不列颠之战之前，英国从远征外国殖民地的低强度冲突急剧转变为针对纳粹德国的高端战争。海军部（DoN）现在必须以与英国在第二次世界大战初期相同的方式为近距离冲突做好准备--确保电子和物理作战空间的网络接入。

图 1-作为节点部署在 NWC 中的 DoN 资产模型

现代海战中的网络

未来的海战有赖于可靠的网络接入，而对手却有拒绝接入的动机。随着海军和海军陆战队向分布更广、自动化程度更高的兵力过渡，连接传感器、指挥控制平台和射手的能力将变得至关重要。

战略转移

分布式海上作战代表着未来海战的发展方向，它包含了海军和海军陆战队为部署规模更小、集成度更高的兵力以取代传统打击群所做出的集体努力。海军在其 2017 年《水面兵力战略》（SFS）中，将这一要求称为 "分布式杀伤力"，即在有争议的环境中更远、更快、更频繁地派遣更多舰艇。 海军陆战队 2019 年司令部规划指南》扩展了 "分布式杀伤力 "概念，坚持认为前沿部署的 "海军远征兵力 "具有 "足够的应变能力，一旦发生激烈争夺，可在武器交战区内持续作战"，这对海上封锁和制海至关重要。 一支规模更小、距离更远的综合海军兵力将需要强大的网络，能够在通信竞争环境中维持 C4ISR 和依赖网络的武器和反制措施。确保这些系统的可用性对于执行分布式海上作战的三大关键功能至关重要。在《舰队战术与海军作战》第三版中，已故著名海军战略家、美国海军准将韦恩-休斯（退役）将这些关键功能列举为：分散资产进行多节点侦察和打击战、超机动打击对手以及集结兵力采取防御措施。

侦察和集结

根据海军 2016 年兵力结构评估报告，近邻竞争对手的重新出现将需要 148 艘新的小型水面战斗舰和 110 艘无人水面舰艇来应对美国海上交通线面临的全球性挑战。 其中许多挑战来自南海和波斯湾等地的海上叛乱。在这种情况下，持续巡逻是确保国际法得到尊重的关键，而目前的海军平台并不适合进行这种巡逻。 要部署更多的小型平台，就必须建立一个网络，当美国海军部的存在受到威胁时，能够集结舰艇和超视距能力，以弥补小型作战舰艇（相对于巡洋舰或驱逐舰而言）单兵作战能力的不足。NCW 所具备的独立巡逻和在有争议时集结压倒性兵力的能力对于维持可信威慑至关重要。

打击

规模较小、兵力分散的优势并不局限于打击海上叛乱。下图 2 所示的《舰队战术与海军作战》中的数学公式说明，在马汉式的决战中，小型网络化舰艇的战斗力优于大型传统水面作战舰艇。 然而，这些假设情景未能体现分布式海上作战的关键弱点。分散兵力的能力取决于连接它们的网络。随着无人平台、可选平台和最佳载人平台取代前线的水兵和陆战队员，连接的价值也随之增加。

图 2--《舰队战术与海军作战》第三版节选

分散机动

相对于庞大的编队，在广阔的作战区域内机动分散的兵力会迫使对手解决寻找、跟踪和瞄准每个作战人员等复杂而又耗费大量资源的问题。然而，在保持网络接入的同时分散资产，需要指挥官在增加与 C4ISR 任务相关的电磁特征或限制发射以避免被敌方发现之间做出选择。随着海军和海军陆战队将更多的无人平台、可选平台和最佳有人平台引入战斗空间，在敌方武器交战区内进行 NCW 的可行性将取决于指挥官是否有能力在保持网络访问的同时确保和掩盖其电子发射（见图 3）。

图3-与无人机集成的现代C4ISR基础设施

II. 脆弱性

大国竞争的回归使美国海军部网络面临近邻对手的独特威胁，而海军和海军陆战队在后冷战时代并未被迫应对这些威胁。这些威胁中最主要的是反卫星（ASAT）和电子战（EW）方法，五角大楼指责俄罗斯等设计的这些方法 "明显是为了拒绝、降低、欺骗、扰乱或摧毁美国在太空的耳目"。

反卫星战

大国竞争加剧了近邻及其代理人实施反卫星导弹袭击的威胁。俄罗斯等都公开展示了自己的反卫星导弹能力，挑衅性地在美国情报资产附近放置并摧毁卫星。也许更具煽动性的是--根据肯尼斯-卡兹曼（Kenneth Katzman）在 2020 年撰写的国会研究服务报告，俄罗斯等积极与伊朗和朝鲜分享弹道导弹技术和专业知识，有效地使地区大国也有能力影响美国海军部的全球行动。一次反卫星武器袭击就会给美国海军部网络带来灾难性后果。国防工业基地的估计表明，即使是一颗具有普通商业能力的卫星，美国防部也需要大约三年的时间来更换。

反卫星武器战不仅限于导弹打击。俄罗斯等正积极投资于能够 "几乎不事张扬 "地使其他卫星失效的卫星。这些卫星以控制 "太空垃圾 "为幌子，配备了网、机械臂、燃料抽干装置，甚至可能还有定向能武器。实际上，它们为潜在对手提供了在地面操作人员不知情的情况下，通过在太空中与卫星进行物理交互来破坏卫星运行的能力。由于缺乏规范卫星部署方式和地点的条约，恶意行为者甚至可以将此类资产预先部署在美国卫星附近--俄罗斯等已经证明了这一点--以便在几乎没有预警的情况下发起攻击。

电子战

欺骗和干扰 GPS 信号对美国海军部的作战能力构成了完全不同的风险。欺骗是向接收器发送虚假数据（就 GPS 而言，是坐标和时间），意图误导其平台的行为。 干扰是指恶意行为者向接收器的工作频率发送大于其预期接收功率的功率，目的是降低系统的运行能力（见图 4）。与传统兵力不同，电子战不受广阔地理缓冲区的限制，如美国历来受益的太平洋。根据美国国会研究服务部最近的一份报告，5G 网络的国际覆盖范围扩大了电子战的威胁，因为它们在国外提供的基础设施可迅速被重新用于欺骗、干扰和信号情报。

"智能欺骗 "允许恶意行为者通过向接收器发送不准确的 GPS 坐标，引导半自动和全自动船舶、飞机和武器系统偏离航道。如今，几乎没有导航系统配备有检查其接收到的 GPS 信号有效性的手段。当针对 GPS 制导弹药使用时，"智能欺骗 "可以轻易地使武器无法使用，更有甚者，它可以将武器从合法目标（如敌方空军基地）转向非预期目标（如医院）。由于卫星与地面接收器之间的距离非常遥远，GPS 信号非常微弱，几乎任何人只要能上网并拥有现成的发射器，就能欺骗 GPS 信号。

图4 雷达干扰方程

信号干扰和欺骗对海军和海军陆战队越来越多地引入作战空间的无人资产类型构成了更高的风险。2011 年，伊朗声称其使用干扰和 "智能欺骗 "技术劫持了一架美国无人机 (UAV)，并将其安全降落在伊朗境内。 如上图 4 所示，由于相对距离在信号强度中的关键作用，这种结果是可能出现的。由于发射机功率受平方反比定律的影响，舰船和飞机几乎无法在南海和波斯湾等潜在热点地区防止雷达和通信 "烧穿"。为了在近海保持 NCW 的作战优势，美国海军部必须投资于先进、可防御的网络，包括商用 5G 基础设施，以便在靠近敌方资产时保持弹性。

III. 历史类比

强大的网络是兵力倍增器。英国在不列颠之战前投资建设了先进的防空网络，从而阻止了看似势不可挡的德国空军，为盟军解放欧洲提供了中转站。这一壮举的关键在于将新技术融入现有系统的前瞻性思维方法，以及对先进基础设施的大量投资，以最大限度地提高网络的有效性。

尽管内维尔-张伯伦因对纳粹德国采取绥靖政策而经常被讥讽为 "懦夫"，但他在 1938 年与希特勒在慕尼黑举行臭名昭著的会晤到 1940 年不列颠之战开始期间，领导了对皇家空军（RAF）史无前例的全面改革。张伯伦对闪电战的速度和强度感到震惊，他认为保卫不列颠群岛的关键在于通过只有战斗机才能提供的空中优势 "推进防御"。为了确保对新型 "喷火 "式和 "飓风 "式截击机的投资，张伯伦必须颠覆长期以来被推崇的以轰炸机为中心的战略--即所谓的 "特伦查德理论"，该理论认为这种战斗机在当时完全是进攻型的空军中 "无关紧要"。尽管议会和空军参谋部激烈反对，1938 年 11 月，在向英国人承诺 "在我们的时代实现和平 "仅仅五周之后，张伯伦内阁启动了 "M 计划"，这是一项雄心勃勃的计划，在不列颠之战开始前将皇家空军战斗机司令部的兵力增加了十倍。

在不列颠之战之前，德国以为战争已近尾声，几乎放弃了雷达的研发，而张伯伦却加倍努力发展新技术。张伯伦投入巨资在英格兰和苏格兰沿岸建立了 "链式家庭"预警站，使英国皇家空军有能力准确定位即将深入纳粹控制区的空袭。然而，由于战争初期几乎没有能力将 "链家 "信息与皇家空军中队联系起来，只有 30% 的飞行员在特定拦截任务中看到过德国飞机。为了解决这个问题，英国实施了 "道丁系统"，这是一个改变游戏规则的 C4ISR 网络，能够快速接收、验证、组织和传播目标数据，在长达三个月的不列颠之战结束时将拦截率提高到 90% 以上。

道丁系统将沿海 "链家"（Chain Home）台站与内视皇家观察队（Royal Observer Corps）观测员--通常驻扎在电线杆上--连接起来，向战斗机司令部（FCHQ）实时传送特定空袭中敌方轰炸机的数量、方向和位置信息。FCHQ 掌握空袭的全局，通知潜在目标即将受到攻击，并将拦截信息下传到负责相关区域防御任务的具体中队。有了这些信息，英国皇家空军中队往往可以自由选择何时、何地、出动多少战斗机与敌方编队交战。道丁系统为英国皇家空军带来的作战优势使其在整个战役过程中，尽管在不列颠之战开始时，英国皇家空军的飞机数量只有纳粹战斗机的一半，但在与纳粹战斗机的较量中，英国皇家空军却取得了平均二比一的战死率。

传递给皇家空军战斗机的目标信息的质量取决于道丁系统的连贯性、准确性和速度。位于 "链条家园 "各段旁边的 "过滤室 "通过验证、解释和绘制雷达回波，为道丁系统的有效性提供了必要的质量保证。缓慢或不可靠的信息不仅会导致战斗机错过拦截任务，还会使皇家空军浪费本可有效部署的有限资源。

为了尽快传递信息，英国对电信基础设施进行了大规模投资。从 "过滤室 "收到 "链家 "的雷达回波开始，需要 25 秒钟绘制雷达图，5 秒钟确定接触矢量，30 秒钟将信息通过连接沿海雷达站和遥远的航空中队的庞大电话电缆网络传送到 FCHQ。如果被要求拦截目标的区域内的皇家空军飞机处于 "准备就绪 "状态，那么在首次探测到目标后仅六分半钟--也就是纳粹轰炸机抵达英国领土之前--它们就可以部署完毕，并掌握目标数据。

英国对 "链式家庭系统（Chain Home）"及其配套的 C4ISR 网络的投资在信号情报方面获得了意想不到的收益。到 1940 年，英国在其南部沿海地区建造了气势恢宏的雷达站，使其能够拦截 "范围内德军兵力的几乎每一次无线电传输"。道丁系统的有效实施意味着实时利用这些情报所需的网络已经到位。事实上，英国皇家空军飞行员往往在德军空袭命令发出后不到一小时就能拿到这些命令。纳粹无法跟上英国研究、开发和实施道丁系统及其配套基础设施的步伐，这是一个明显的例子，说明放弃在NCW方面的主导权会如何将未知的优势拱手让给对手。

链式家庭系统雷达站

道丁系统为英国提供了前所未有的优势，这就是著名军事战略家约翰-博伊德空军上校后来所说的 "观察、定位、决策、行动"（OODA）循环。博伊德认为，OODA 循环最短的作战人员在战争中具有决定性的优势，使他们处于 "战斗的正确一方"。博伊德的 OODA 框架扩展了 70 年前普鲁士将军赫尔穆特-冯-莫特克的评估，他将自己在 1870 年普法战争中的成功归功于 "基于系统的方法"。莫特克认为，随着新的通信和运输手段的出现，战争的特点也在 "扩大"，拥有最快速、最可靠的 C2 网络的作战人员将能够利用战争中的快速变化和未知因素，在作战层面夺取胜利。

通过博伊德和莫特克的理论对不列颠之战进行评估，为国防部如何开展现代网络中心战提供了重要启示。网络中心战不仅像不列颠之战那样通过改进 C4ISR 提供了非对称优势，还代表了一个持续竞争的领域，在这个领域中，美国海军部必须保持最快、最准确的 C2 网络。正如博伊德和莫特克所解释的，拥有能力最强的 C2 系统的作战人员在战争中具有决定性的优势。

英国皇家空军在不列颠之战中通过道丁系统获得的主场优势意味着战斗机只有一个角色--射手。这也是中国在南海和台湾海峡等海上热点地区可能发挥的优势。在新的大国竞争时代，要在全球范围内与近邻竞争，就需要美国海军部的资产将必要的网络带入战场，以封闭其 OODA 循环和杀伤链。要在现代通信竞争环境中模仿道丁系统为英国皇家空军提供的对敌方资产的探测、验证、优先排序和跟踪功能，就需要具有广泛覆盖范围的网络、电子战应急能力和前所未有的计算能力。如果舰队不具备这些特点，就等于将 "链式家庭系统"（Chain Home）或皇家观察员部队从道丁系统中剔除--这将大大限制其功能的发挥，使敌人在更加接近目标之前无法被发现。美国海军部通过早期投资和舰队整合来超越其潜在对手的反卫星武器和电子战能力的能力，将决定它在下一次近距离冲突中是扮演皇家空军还是德国空军的角色。

IV. 建议

随着中美紧张局势的加剧，修昔底德陷阱的警告已成为那些认为中美两个超级大国 "注定要开战 "的人的口头禅。重返大国竞争意味着美国海军部将重新确定其实施高端战争能力的优先次序。1938 年，Chamberlain政府面对类似情况，以一场史无前例的运动响应了这一号召，推翻了传统思维，对新兴技术进行了大量投资，并通过与皇家空军整合，充分利用了道丁系统。

正如Chamberlain在不列颠之战前研究闪电战并调整兵力一样，大国也研究了美国冷战后的作战行动。因此，被称为 "系统破坏战 "的制胜基础理论的设计理念是，成功属于 "能通过'动能和非动能打击'扰乱、瘫痪或摧毁敌方作战系统作战能力的交战方"，同时 "运用自身更强大、更有能力和适应性更强的作战系统"。DoN需要采取以下步骤来建立一个更强大的基础设施。

图 5-电网和海军网络的传统组成部分（左）与它们所支持的日益复杂的系统实例（右）并置

前欧洲盟军最高司令、美国海军上将詹姆斯-斯塔夫里迪斯（退役）最近在美国海军学院的一次福雷斯塔尔讲座中，以亚历山大-格雷厄姆-贝尔和托马斯-爱迪生试图识别各自发明的现代迭代为例，说明了华而不实的技术在过时的系统上运行的潜在脆弱性。虽然手机已经发展成为一种覆盖全球、可接入互联网的移动设备，但用于充电的电网与托马斯-爱迪生最初为纽约市设计的电网相比，发展相对较少（见图 5）。 如果没有电网为手机充电，手机就会失去作用；如果没有 C4ISR 网络，战斧式对陆攻击导弹等资产也会失去作用。

为了在物理和电子火力下保持网络的稳健运行，美国海军部必须在其网络中继器库中建立突防能力。在地面、空中和太空网络层快速部署无人水面飞行器、无人机和微型卫星群的能力（见图 1），会给对手带来与分布式海上作战相同的复杂、资源繁重的目标瞄准问题。然而，与分布式海上作战不同的是，资产的数量并不能取代连接平台、下载数据和处理解决方案所必需的带宽质量和计算能力。

为了支持日益复杂的武器和 ISR 平台，美国海军部必须投资机载计算能力，使 C2 平台能够充当舰队的 "过滤室"，将大量原始数据转化为可供射手使用的可操作情报。正如道丁系统的 "过滤室 "依靠敌方无法触及的电话线将目标信息传送给英国皇家通信总部和英国皇家观察员部队一样，分布式海上作战需要安全的通信线路，能够处理敌方武器系统日益复杂、射程越来越远、隐蔽性越来越强的大量数据。为了确保整个作战空间的信息流通，海军需要一个更大、更难被敌人攻破的管道。

就像 1938 年的美国海军部一样，虽然海军部可能无法预测及早、频繁地投资于网络弹性会在未来产生何种优势，但它不能被愿意进行此类投资的近邻甩在后面。2017 年《国家安全战略》在描述当前 "不断竞争 "的 "非二元 "状态时阐明了不断改进的挑战，在这种状态下，美国必须寻求 "超配"。追求 "超配 "意味着美国海军部不能简单地依赖全面电子战对所有作战人员造成同等负面影响--这类似于 "特伦查德主义 "对战略轰炸的看法。

摩尔定律指出，"由于处理器工程的改进，尖端芯片的基本计算能力每 24 个月翻一番"。54 这些芯片在训练算法以比人类更快的速度接收、处理和传输数据方面发挥着至关重要的作用。正如纳粹德国在不列颠之战前未能跟上英国的技术进步步伐一样，如果不能定期投资和整合快速改进的网络技术，可能会导致美国海军部关闭 OODA 循环的速度与对手相比出现致命差距。

要确保美国海军部有能力在通信竞争激烈的环境中实施 NCW，就必须建立更加先进、可防御和自主的网络。创新和整合新技术以实现更具防御性的网络，必须是一个持续的过程，以应对美国海军部面临的不断变化的威胁。英国通过战略性地利用创新技术，实现了对德国空军的作战超越。如果美国海军部部要充分利用其作战优势来对抗近在咫尺的对手，就必须不断加强其所依赖的底层网络基础设施。