区块链赋能5G在军事物联网中的应用探讨

李步杰，姜 江，赵青松

（国防科技大学 系统工程学院，湖南 长沙 410073）

0 引 言

军事物联网发展的最终目标就是把各类设施、装备、人员与军用网络相互结合，实现物与物、人与物、人与人之间的相互连接，最终把现代信息化战争升级为体系和体系之间的对抗[1]。为在未来军事竞争中占据优势地位，各国都在发展具有网络化、智能化和分布式作战的能力。第5 代移动通信（5G）技术和区块链技术作为支撑作战能力提升的底层前沿技术，将深刻影响未来战争的形态，因此受到各国的重视和追捧[2]。5G 采用了区别于以往的传输和组网技术，为军事移动通信中的效率和安全提供了保障。区块链技术因为具备了去中心化、隐私保护和不可篡改等优势，将区块链技术运用于军事特定领域，可以增强不同实体间的信任程度，提升不同军兵种之间联合作战效率[3]。

目前大部分研究都是针对单个的技术展开，鲜有将5G和区块链技术融合应用于军事研究，通过区块链技术对5G的赋能，应用到军事物联网领域将会对战场管理、智能作战、数字营区及后勤保障等方面产生深刻的影响。

1 5G 技术特点与不足

5G 通过应用大规模天线阵列、超密集组网和全频谱接入等核心技术，为满足日益苛刻的信息需求提供了可能，相比4G 在传输速率、网络时延、连接能力、安全性和灵活性方面有更好的表现。根据IMT-2020 相关报告，5G 技术概括而言具有增强移动宽带、海量物联和高可靠低时延三大特点[4]。增强移动宽带意味着具有超高速率，可以实现10 Gb/s的下载速率[5]，较高的速度可以有效提升自动驾驶等技术的可信度；海量物联可理解为超大容量，相较于4G 受限于频谱资源的限制，未来具备超强链接能力的5G 网络能够实现万物互联时代；高可靠低时延特性有效削减了网络延时，给更高运用的发展带来了机会。

5G 的发展使得万物互联，但也有很多难点需要去解决[6]。在隐私保护方面，中心化的管理架构一旦被攻击就会泄露大量隐私数据。在扩展能力方面，未来的设备数量将呈几何级数增长，中心化服务的成本变得难以负担。在通信协作方面，各平台缺少统一的技术标准，形成多个独立的网络，降低了整体的效率。在网间协作方面，很多运营商、企事业内部的自组织网络涉及到协作时，建立信用的成本很高。

2 区块链赋能5G 发展

区块链是利用密码算法形成的不可篡改的分布式账本。主要的技术特点有：

（1）采取分布式账本，赋予了其中所有节点平等地位，破除了中心化的模式，确保数据安全；

（2）运用共识机制，通过专门的算法建立牢固的信任体系，确保互相间信息的确认；

（3）使用非对称加密，通过公钥和私钥对信息进行加、解密来保护其中的每一笔交易；

（4）利用哈希算法的特定性，当某个节点的信息被非法篡改时，就不可能被成功记录，确保数据真实性；

（5）利用时间戳技术，保证区块链中的所有信息按照时间顺序相互链接，使篡改难度成倍增加；

（6）智能合约是通过预先设置条约代码，没有第三方的情况下做到了自动识别、判断以及履约[7]。

区块链凭借着“去中心化”“不可篡改”“共识机制”等优势，可以对5G 技术的难点进行弥补，对万物互联提供了条件保障。区块链中能够对传输的数据进行加密处理，数据安全和隐私保护都得到提升。5G 时代人与物、物与物的连接数呈爆发式增长，伴随数据规模急剧攀升，可利用区块链技术解决传统数据存储模式存在的问题。只要数据被写入区块链，篡改就会很难，能够建立对数据追踪溯源的机制，为维护数据主权提供有力保障。面对更多的产业合作方，区块链技术有助于打破现存的“信息孤岛”，以低成本建立互信。万物互联的条件保障如图1所示。

图1 万物互联的条件保障

3 “5G+区块链”军事典型应用

3.1 现代战场管理

首先可以提高战场态势感知能力，通过缩短“OODA 环”取得作战先机。现代作战主要依靠战场物联网所部署的传感器来获得信息，经过融合处理形成了综合的战场态势图。5G技术可以在瞬息万变的战场环境下传输海量最新数据，提高信息在战场上的流通和处理速度[8]。其次可以提高战场通信能力，5G 具有更加灵活的融合性，可以将卫星通信等网络接入进来，从而拓宽战场无线通信的广度。第三，5G 技术减少指挥层级，保证了军事指挥通信系统的畅捷，每个终端之间实现互联互通，不再需要频繁逐级传达，指挥所能将命令直达每个单兵，确保了高效指挥。同时利用区块链信息难以篡改、具备体系抗毁能力等优势，可以使不同军兵种、不同通信网络中之间建立有效的通信，能够有效抵御信息攻击和节点破坏，实现战场情报和指挥信息的可信、可靠和高效[9]。

3.2 数字营区建设

数字化转型社会和政府的发展过程中，“智慧城市”“数字乡村”等都取得了较大的发展。但是受制于保密安全等原因，数字营区建设还没有大规模的展开，官兵办理各类事务还必须在有线端进行操作，制约了效率。在5G 发展的浪潮下，可以考虑在已建设完成的有线专用网络的基础上，建设军用无线5G 专网，同时将营区安防摄像头都接入进来，可以大大提升数字化营区的建设水平，缩短建设工期，减少重复建设。同时对于日常大量时间精力用在管人和管物方面，区块链技术中的时间戳可以准确记录官兵的活动和装备的性能，为每名官兵、每个装备建立真实的档案，确保了管在平时，用在平时，避免了突击式的工作，增加日常管理的真实性、透明性和高效性[10]。

3.3 智能作战样式

5G 技术的诞生，催生新型武器装备和作战样式的面世，提升了军队的实战化作战能力，对当今军事变革也起着引导作用，无人作战就是其中的典型场景。海量的机器间通信，为大规模无人作战平台的使用提供了手段，实现了大量无人作战装备之间的互联互通，进而提高作战指挥能力[11]。5G技术可以保障指令有效无误地传递至无人作战的各个节点，通过低时延的特性确保通信的实时性。运用区块链技术中的去共识机制和加密机制，可以避免信息侵入和虚假命令等常见的网系攻击手段，保证了无人装备效能的发挥。

3.4 后勤供应保障

“兵马未动，粮草先行。”5G 与区块链的结合也为军事物流、财务安全、采购管理等后勤领域提供必要的技术保障。在军民融合保障的场景下，军事后勤更加依赖于民用保障，为了同时实现安全和高效的目标，可以在后勤领域采用联盟链和私有链共存的部署方式，联盟链主要部署在与民用企业对接，私有链部署在军队内部[12]。5G 在提供网络基础通信的同时，能够依靠低时延的特性对链路上的所有信息进行实时反馈，使后勤部门动态应对各类突发事件，确保物资投送安全和高效节约。

4 挑战与对策建议

在未来军事物联网领域推行“5G+区块链”技术必然会面临下面的几项挑战，必须要引起高度重视并积极寻求化解之道。

4.1 军事应用复杂性挑战

5G 超高的速率是通过超密度组网来实现，必须要增加基站的数量来实现。但是军事应用和民用网络存在不同的特性，特别是未来战争是多领域和多空间的激烈对抗，既有海、陆、空等常规空间，也有电磁、太空和网络等新型空间，战场环境特别复杂。尤其是在高山、密林、海岛等偏远地带作战时，缺少大规模固定基础设施支撑。而且民用5G 移动通信在支持移动场景时，可支持民用级别移动速度，能够满足民用无人机、地铁、公交等设施的要求。但是在现代作战中，主要的现代作战武器如舰载机、巡航导弹等速度能够达到1 000 km/h 以上，对5G 通信提出了更高的要求。因此必须要针对具体军事应用进行深化论证，对军事应用可能性、功能和指标再进行深入研究。比如：面对战场环境基站部署难的问题，可以考虑运用无人机中继组网、接入卫星通信、融入民用频段等方式，实现在未来激烈战场上快速建立安全可靠的通信网络。

4.2 军民融合安全性挑战

区块链和5G 等新技术大都起源于民用领域，在近年来更是在国民经济和社会领域得到了较大发展，当前地方技术已经发展的比较成熟，军队再自行开发研制会花费很大的成本且没有必要。民为军用，军民深度融合，不仅是国家发展的战略，更为军队数字化转型发展提供了一条可行之路，可以充分借鉴商用标准技术来布局军事应用，但是在军事领域，必须要考虑安全性问题。新技术的出现意味着还存在很多未知的安全问题，军队内部深入了解新技术专业人才也不是很多。军民深度融合可以采取逐步推进的方式，可以先以军民融合度深、涉密程度低的场合进行试水，积累一定经验后逐步在全领域推进。例如：在抢险救援、反恐维稳、军事物流等领域，可以采取网络切片再加防火墙、密码等加密手段直接在民用网络应用。对于涉密程度较高的场合，如作战指挥、侦查情报可以考虑组建无线专网加私有链的形式进行保障。

4.3 技术发展突破性挑战

5G 技术是集合了网络、通信、计算机等的综合体系，这个体系在民用领域也是在不断研究改进，应用到军事领域也正处在摸索前行阶段。区块链技术作为新兴的信息技术，目前还有性能、容量和自主可控问题的存在，同时面临的还有新旧系统兼容的问题。现有的各类军事系统基本采取中心化的架构，各部门发展也存在“烟囱式”的发展，如何运用新技术打破各系统之间的壁垒，构建良好的技术发展生态环境也是需要考虑的问题。同时也要在解决眼前问题的时候把目光放到未来，比如按照目前通信技术更迭的时间，一代技术从开始研发到实际应用需要大概10年的时间。目前世界上已经开始对6G 进行探索研究，6G 的军事应用也必将促使军事进行进一步变革，因此也要同时对6G 技术进行试验探索。还要对毫米波、太赫兹、量子计算等对通信和安全有重要影响的最新前沿技术进行提前布局，确保技术积累优势，避免落后于人。

4.4 军队管理创新性挑战

军队管理一直以来就有着封闭性、中心化的特点，确保了军事安全保密和高效统一。5G 技术虽然对安全防御体系进行了重新构建，安全性较之前有了很大的提升，但是由于无线通信的开放性，给使用管理增加了不少的难度。如何在安全性和便利性之间找到一个平衡点是一个永恒的话题。而区块链则是最典型的去中心化的应用，它是运行在去中心化的对等网络之上，与现在军队中心化保密管理的制度理念相违背，军队管理者在应用时就不免有此顾虑而阻碍了技术的推广。因此，要创新管理理念，从思想观念、体制机制和管理保障等方面构建良好的军事技术发展环境，比如：针对新情况、新问题要完善监管机制，虽然要给新技术发展一定的空间，但是新技术的发展也不能无章可循，通过明确各级权限、使用目的、涉密等级等，对制度法规空白的区域进行填补，使违规行为无处可藏，从制度上保证军事物联网的安全稳定运行。

5 结 语

本文简要介绍了5G 和区块链技术的概念及特性，提出区块链赋能5G 技术在军事物联网的构想。作为前沿技术，5G 和区块链技术在军事领域内的应用还有一段距离要走。随着信息技术的长远发展，“5G+区块链”技术作为底层技术，必然对军事领域技术催生一系列的进步发展。在未来研究中，要坚持技术创新和突破，弥补现有技术性能不足等弱点，还要注重深度整合民用技术，通过引进技术、产品和人才，为技术应用于军事创造良好环境，全面提高军队实战化能力。

注：本文通讯作者为赵青松。