反制美“星链”（Starlink）系统的非物理技术手段研究总结

导言：随着美国“星链”(Starlink)系统展现出的军事应用潜力。针对这一挑战，反制研究兼顾物理攻击与非物理攻击双重路径：物理层面，发展动能反卫星武器直接摧毁卫星节点或通过电磁脉冲武器瘫痪地面终端;非物理层面，强化电子干扰、网络渗透及频谱管控等手段。本文聚焦于非物理攻击研究，针对星链系统弱点探索现实可行的反制技术手段。

一、星链系统

截至2025年6月星链系统已部署超8000颗卫星，提供高速、低延迟网络。星链星座分布[1]如下图：

星链系统通过部署在地球上空约550公里的数千颗低轨卫星实现全球互联网覆盖。这些卫星通过激光星间链路完成卫星间通信，与地面站及用户设备进行通信时平均延迟仅约25毫秒，远优于距离约35786公里、延迟达600毫秒以上的传统地球同步卫星。星链终端设备采用即插即用设计，利用相控阵天线自动对准卫星以确保高效连接。星链系统架构[2]如下图：

但星链系统安全问题与弱点包括：

首先是网络安全隐患，黑客可能通过地面或太空注入恶意命令，实施DNS劫持等攻击以威胁系统完整性或窃取数据;

其次是隐私问题，卫星具备的广泛监视能力可能被滥用，引发隐私担忧;

再者是监管障碍，其运营模式绕过传统电信监管结构，引发部分国家政府担忧并限制其运营。

二、反制技术手段

星链星座系统的安全需从CIA模型(信息安全的基本原则)机密性(Confidentiality)、完整性(Integrity)和可用性(Availability)等方面进行研究[3]。攻击星链星座系统的方法如下图所示。

1、机密性攻击

在卫星通信中，因无线传输、广覆盖和潜在未加密链路等特性，成为军事通信重大安全漏洞。窃听的核心是破坏信息机密性。

1)被动窃听

被动窃听为静默监控与隐私泄露。研究发现卫星宽带信号(如DVB-S)存在识别用户活动的漏洞，可拦截未加密的HTTP请求、电子邮件、VoIP对话等，导致SSL/TLS证书泄露和系统风险[4]。攻击者仅监听或记录通信而不干预，被窃听者难以察觉。

2)主动窃听

主动窃听为干预通信与数据破解。文献[5]研究上行链路卫星通信系统中的卫星窃听，假设其按二项式过程随机分布、且用定向波束成形天线。分析窃听者分布与距离，推导服务卫星和窃听者信噪比(SNR)表达式，验证结果，可用于评估保密性能与设计安全卫星星座。

2、可用性攻击

1)干扰攻击

卫星通信中的干扰攻击通过同/邻频信号压制卫星信号，导致通信质量下降或中断。分为宽带干扰和窄带干扰：

宽带干扰：广域频段覆盖攻击

宽带干扰的技术特点是通过噪声或错误信号覆盖宽频率范围，同时影响多个通信系统，精度较低但覆盖面广。文献[6]探讨了卫星通信中，干扰器能够感应到频谱的一部分，并在检测到想要干扰的信号时传输干扰信号。该技术可以抵消与跳频扩频(FHSS)相关的处理增益。

窄带干扰：精准频率定向攻击

窄带干扰技术特点是聚焦特定频率或窄频段，目标明确，适用于已知通信频率的场景。PS接收机定向干扰[7]针对直接序列扩频(DSSS)信号，验证了窄带干扰对特定频道的精准破坏能力。如俄罗斯部署克拉苏哈-4和R-330ZhZhitel电子战系统，在距离前线30至40公里的范围内有效地干扰星链通信，导致乌克兰军队在关键时刻失去通信能力。再如，在2024年5月乌克兰哈尔科夫地区的星链连接在俄罗斯进攻前夕被中断，严重影响了乌克兰军队的作战能力[10]。

2)DoS与DDoS攻击：服务可用性破坏

拒绝服务攻击(DoS)：单设备资源耗尽攻击

拒绝服务攻击(DoS)的核心机制是通过单个设备发送恶意流量或操作，导致目标节点资源耗尽或功能瘫痪。文献[8]介绍了一种对太空通信中的飞行器执行勒索软件攻击的方法。所提出的攻击方法战略性地针对NASA核心飞行系统(cFS)的软件总线 API，该API是命令和数据处理功能以及特定任务应用程序的关键组件。这种方法旨在破坏航天器的运行，而不永久禁用航天器，迫使受害者支付赎金和确保在支付赎金后恢复航天器功能。

分布式拒绝服务攻击(DDoS)：多设备协同流量洪泛

分布式拒绝服务攻击(DDoS)的核心机制是利用僵尸网络控制多设备，向目标发送海量恶意流量，淹没其带宽或处理能力。LEO卫星网络链路泛洪攻击[9]提出针对低轨(LEO)卫星网络路由机制，攻击者先探测网络拓扑，通过僵尸网络向目标链路相关路径发送流量，造成拥塞，证明DDoS对卫星网络分布式架构的威胁。

3、完整性攻击

完整性攻击是通过伪造、篡改或破坏数据，使信息失去真实性和一致性。欺骗攻击的技术原理[3]通过模仿合法信号注入虚假信息，如伪造导航信号误导定位;病毒攻击则利用恶意代码入侵系统，篡改数据或破坏功能，二者均以破坏系统完整性为目标，对星链系统的安全构成严重威胁。

1)欺骗攻击

在卫星通信中，欺骗攻击会导致接收器误判位置、时间或指令。与干扰攻击不同，欺骗攻击需复杂信号处理实施精准欺骗。

数学建模与信号特征

卫星真实传输信号与欺骗信号的数学表达式高度相似，都包含关键参数。核心差异在于数据比特流和码相位的真实性：欺骗信号通过复制扩频码规避接收器扩频码校验，同时篡改真实数据比特流(伪造数据比特流)和码相位(欺骗码相位，故意偏移)注入虚假信息。

典型分类与技术实现

信号测量与重放欺骗攻击：核心原理是直接延迟或重放捕获的真实信号，诱导接收器误判时间或位置。

信号估计与重放欺骗攻击：核心原理是在部分信号参数未知时(如军用加密码)，先估计缺失信息再实施欺骗。

信号修改欺骗攻击：核心原理是通过相位反转生成归零信号，抵消真实信号并注入虚假数据。

攻击效果

指令篡改：针对卫星控制链路，注入错误轨道指令或参数。

2)病毒攻击

电子战与网络战融合攻击

该攻击的技术特点是通过电子战系统向敌方雷达、通信设备植入病毒，瘫痪或接管网络。如2007 年以色列在“果园行动”中使用“舒特”系统，接管叙军防空雷达网，并使其失效。

卫星攻击：

该攻击的技术特点是入侵卫星地面站，通过地面站向卫星注入病毒程序，或利用星间链路传播病毒(如星链)。如2023年DEFCON黑客大会上，五支团队攻击美军“月光者”卫星，验证在轨卫星网络攻击可行性。

隔离网攻击

该攻击的技术特点是针对独立网络(如军事)，通过U盘、光盘等外部设备或供应链植入病毒。如“震网”病毒通过U盘植入伊朗核设施隔离网，破坏铀浓缩设备，是典型隔离网攻击案例。

总结

本文系统分析了星链系统的弱点与非物理反制路径，未来可进一步探索多手段协同反制，如电子干扰与网络攻击结合，提升对星间链路和地面终端的复合打击效能。另外加强国际法研究，结合反制技术发展完善太空安全规则，平衡技术对抗与国际太空秩序安全的法律规则也是反制太空军事化的有力手段。(来源：北京蓝德信息科技有限公司)

参考资料

[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