反制美“星鏈”（Starlink）系統的非物理技術手段研究總結

導言：隨著美國“星鏈”(Starlink)系統展現出的軍事應用潛力。針對這一挑戰，反制研究兼顧物理攻擊與非物理攻擊雙重路徑：物理層面，發展動能反衛星武器直接摧毀衛星節點或通過電磁脈沖武器癱瘓地面終端;非物理層面，強化電子干擾、網絡滲透及頻譜管控等手段。本文聚焦于非物理攻擊研究，針對星鏈系統弱點探索現實可行的反制技術手段。

一、星鏈系統

截至2025年6月星鏈系統已部署超8000顆衛星，提供高速、低延遲網絡。星鏈星座分布[1]如下圖：

圖1 星鏈星座分布圖

星鏈系統通過部署在地球上空約550公里的數千顆低軌衛星實現全球互聯網覆蓋。這些衛星通過激光星間鏈路完成衛星間通信，與地面站及用戶設備進行通信時平均延遲僅約25毫秒，遠優于距離約35786公里、延遲達600毫秒以上的傳統地球同步衛星。星鏈終端設備采用即插即用設計，利用相控陣天線自動對準衛星以確保高效連接。星鏈系統架構[2]如下圖：

圖2典型星鏈系統架構

但星鏈系統安全問題與弱點包括：

首先是網絡安全隱患，黑客可能通過地面或太空注入惡意命令，實施DNS劫持等攻擊以威脅系統完整性或竊取數據;

其次是隱私問題，衛星具備的廣泛監視能力可能被濫用，引發隱私擔憂;

再者是監管障礙，其運營模式繞過傳統電信監管結構，引發部分國家政府擔憂并限制其運營。

二、反制技術手段

星鏈星座系統的安全需從CIA模型(信息安全的基本原則)機密性(Confidentiality)、完整性(Integrity)和可用性(Availability)等方面進行研究[3]。攻擊星鏈星座系統的方法如下圖所示。

圖3攻擊星鏈星座系統的方法

1、機密性攻擊

在衛星通信中，因無線傳輸、廣覆蓋和潛在未加密鏈路等特性，成為軍事通信重大安全漏洞。竊聽的核心是破壞信息機密性。

圖4竊聽攻擊

1)被動竊聽

被動竊聽為靜默監控與隱私泄露。研究發現衛星寬帶信號(如DVB-S)存在識別用戶活動的漏洞，可攔截未加密的HTTP請求、電子郵件、VoIP對話等，導致SSL/TLS證書泄露和系統風險[4]。攻擊者僅監聽或記錄通信而不干預，被竊聽者難以察覺。

2)主動竊聽

主動竊聽為干預通信與數據破解。文獻[5]研究上行鏈路衛星通信系統中的衛星竊聽，假設其按二項式過程隨機分布、且用定向波束成形天線。分析竊聽者分布與距離，推導服務衛星和竊聽者信噪比(SNR)表達式，驗證結果，可用于評估保密性能與設計安全衛星星座。

2、可用性攻擊

1)干擾攻擊

衛星通信中的干擾攻擊通過同/鄰頻信號壓制衛星信號，導致通信質量下降或中斷。分為寬帶干擾和窄帶干擾：

圖5窄帶和寬帶干擾攻擊

寬帶干擾：廣域頻段覆蓋攻擊

寬帶干擾的技術特點是通過噪聲或錯誤信號覆蓋寬頻率范圍，同時影響多個通信系統，精度較低但覆蓋面廣。文獻[6]探討了衛星通信中，干擾器能夠感應到頻譜的一部分，并在檢測到想要干擾的信號時傳輸干擾信號。該技術可以抵消與跳頻擴頻(FHSS)相關的處理增益。

窄帶干擾：精準頻率定向攻擊

窄帶干擾技術特點是聚焦特定頻率或窄頻段，目標明確，適用于已知通信頻率的場景。PS接收機定向干擾[7]針對直接序列擴頻(DSSS)信號，驗證了窄帶干擾對特定頻道的精準破壞能力。如俄羅斯部署克拉蘇哈-4和R-330ZhZhitel電子戰系統，在距離前線30至40公里的范圍內有效地干擾星鏈通信，導致烏克蘭軍隊在關鍵時刻失去通信能力。再如，在2024年5月烏克蘭哈爾科夫地區的星鏈連接在俄羅斯進攻前夕被中斷，嚴重影響了烏克蘭軍隊的作戰能力[10]。

2)DoS與DDoS攻擊：服務可用性破壞

圖6星鏈系統中的DoS和DDoS攻擊

拒絕服務攻擊(DoS)：單設備資源耗盡攻擊

拒絕服務攻擊(DoS)的核心機制是通過單個設備發送惡意流量或操作，導致目標節點資源耗盡或功能癱瘓。文獻[8]介紹了一種對太空通信中的飛行器執行勒索軟件攻擊的方法。所提出的攻擊方法戰略性地針對NASA核心飛行系統(cFS)的軟件總線 API，該API是命令和數據處理功能以及特定任務應用程序的關鍵組件。這種方法旨在破壞航天器的運行，而不永久禁用航天器，迫使受害者支付贖金和確保在支付贖金后恢復航天器功能。

分布式拒絕服務攻擊(DDoS)：多設備協同流量洪泛

分布式拒絕服務攻擊(DDoS)的核心機制是利用僵尸網絡控制多設備，向目標發送海量惡意流量，淹沒其帶寬或處理能力。LEO衛星網絡鏈路泛洪攻擊[9]提出針對低軌(LEO)衛星網絡路由機制，攻擊者先探測網絡拓撲，通過僵尸網絡向目標鏈路相關路徑發送流量，造成擁塞，證明DDoS對衛星網絡分布式架構的威脅。

3、完整性攻擊

完整性攻擊是通過偽造、篡改或破壞數據，使信息失去真實性和一致性。欺騙攻擊的技術原理[3]通過模仿合法信號注入虛假信息，如偽造導航信號誤導定位;病毒攻擊則利用惡意代碼入侵系統，篡改數據或破壞功能，二者均以破壞系統完整性為目標，對星鏈系統的安全構成嚴重威脅。

1)欺騙攻擊

在衛星通信中，欺騙攻擊會導致接收器誤判位置、時間或指令。與干擾攻擊不同，欺騙攻擊需復雜信號處理實施精準欺騙。

圖7欺騙攻擊過程

數學建模與信號特征

衛星真實傳輸信號與欺騙信號的數學表達式高度相似，都包含關鍵參數。核心差異在于數據比特流和碼相位的真實性：欺騙信號通過復制擴頻碼規避接收器擴頻碼校驗，同時篡改真實數據比特流(偽造數據比特流)和碼相位(欺騙碼相位，故意偏移)注入虛假信息。

典型分類與技術實現

信號測量與重放欺騙攻擊：核心原理是直接延遲或重放捕獲的真實信號，誘導接收器誤判時間或位置。

信號估計與重放欺騙攻擊：核心原理是在部分信號參數未知時(如軍用加密碼)，先估計缺失信息再實施欺騙。

信號修改欺騙攻擊：核心原理是通過相位反轉生成歸零信號，抵消真實信號并注入虛假數據。

攻擊效果

指令篡改：針對衛星控制鏈路，注入錯誤軌道指令或參數。

2)病毒攻擊

電子戰與網絡戰融合攻擊

該攻擊的技術特點是通過電子戰系統向敵方雷達、通信設備植入病毒，癱瘓或接管網絡。如2007 年以色列在“果園行動”中使用“舒特”系統，接管敘軍防空雷達網，并使其失效。

衛星攻擊：

該攻擊的技術特點是入侵衛星地面站，通過地面站向衛星注入病毒程序，或利用星間鏈路傳播病毒(如星鏈)。如2023年DEFCON黑客大會上，五支團隊攻擊美軍“月光者”衛星，驗證在軌衛星網絡攻擊可行性。

隔離網攻擊

該攻擊的技術特點是針對獨立網絡(如軍事)，通過U盤、光盤等外部設備或供應鏈植入病毒。如“震網”病毒通過U盤植入伊朗核設施隔離網，破壞鈾濃縮設備，是典型隔離網攻擊案例。

總結

本文系統分析了星鏈系統的弱點與非物理反制路徑，未來可進一步探索多手段協同反制，如電子干擾與網絡攻擊結合，提升對星間鏈路和地面終端的復合打擊效能。另外加強國際法研究，結合反制技術發展完善太空安全規則，平衡技術對抗與國際太空秩序安全的法律規則也是反制太空軍事化的有力手段。(北京藍德信息科技有限公司)

參考資料

[1]https://satellitemap.space/?constellation=starlink

[2]https://www.theseus.fi/bitstream/handle/10024/850251/Abdulla_Mohammad_Ashkan.pdf?sequence=2

[3]https://www.mdpi.com/1424-8220/24/9/2897

[4]Pavur, J.; Moser, D.; Lenders, V.; Martinovic, I. Secrets in the Sky: On Privacy and Infrastructure Security in DVB-S Satellite Broadband. In Proceedings of the 12th Conference on Security and Privacy in Wireless and Mobile Networks, Miami, FL, USA, 15–17 May 2019; pp. 277–284. [CrossRef].

[5] https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/9813714

[6] Lichtman, M.; Reed, J.H. Analysis of Reactive Jamming against Satellite Communications. Int. J. Satell. Commun. Netw. 2016, 34, 195–210. [CrossRef]

[7]Rao, K.D.; Swamy, M.N.S. New Approach for Suppression of FM Jamming in GPS Receivers. IEEE Trans. Aerosp. Electron. Syst. 2006, 42, 1464–1474. [CrossRef]

[8]Falco, G.; Thummala, R.; Kubadia, A. WannaFly: An Approach to Satellite Ransomware. In Proceedings of the 2023 IEEE 9th International Conference on Space Mission Challenges for Information Technology (SMC-IT), Pasadena, CA, USA, 18–27 July 2023; pp. 84–93. [CrossRef]

[9]Giuliari, G.; Ciussani, T.; Perrig, A.; Singla, A. {ICARUS}: Attacking Low Earth Orbit Satellite Networks. In Proceedings of the 2021 USENIX Annual Technical Conference (USENIX ATC 21), Online, 14–16 July 2021; pp. 317–331.

[10]https://english.nv.ua/nation/russian-ew-interferes-with-starlink-in-frontline-zones-expert-claims-50423836.html