梁榮曉 司光亞 王艷正 張 陽(yáng),3 王 飛

隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)越來(lái)越貼近作戰(zhàn)實(shí)際,并在聯(lián)合作戰(zhàn)中占據(jù)越來(lái)越重要的地位.2010 年伊朗1 000 臺(tái)離心機(jī)核設(shè)施被“震網(wǎng)”病毒破壞,2016 年烏克蘭和2019 年委內(nèi)瑞拉的電力系統(tǒng)分別遭受大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)攻擊,2019 年美國(guó)對(duì)伊朗導(dǎo)彈發(fā)射系統(tǒng)發(fā)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn),2022 年俄烏沖突中兩方大量政府機(jī)構(gòu)網(wǎng)站遭到襲擊等,種種跡象表明,網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)早已不僅僅限于社會(huì)域的網(wǎng)絡(luò)攻防,而是成為一種能夠在聯(lián)合作戰(zhàn)體系中發(fā)揮實(shí)際重要作用的作戰(zhàn)樣式.在聯(lián)合作戰(zhàn)體系對(duì)抗中,網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)究竟能發(fā)揮什么樣的作用? 產(chǎn)生什么樣的作戰(zhàn)效能? 這是各國(guó)軍隊(duì)高層以及各級(jí)指揮員高度關(guān)注的問(wèn)題,也是擺在作戰(zhàn)研究人員面前的一項(xiàng)亟待解決的研究課題.

通過(guò)分析網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)效能生成的新機(jī)理,得到其效能評(píng)估的新方法,即通過(guò)關(guān)鍵能力指標(biāo)作戰(zhàn)勢(shì)的動(dòng)態(tài)監(jiān)控及優(yōu)勢(shì)窗口的可視化,對(duì)網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)效能進(jìn)行量化及可視化表達(dá).該方法能夠?qū)w系對(duì)抗背景下網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)效能進(jìn)行量化評(píng)估,并指導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)在聯(lián)合作戰(zhàn)中的運(yùn)用.

1 基本概念與相關(guān)研究工作

作戰(zhàn)效能,是指運(yùn)用武器裝備及相應(yīng)兵力執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù),所能達(dá)到預(yù)期目標(biāo)的程度及效果.在聯(lián)合作戰(zhàn)背景下,網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)并不僅僅是網(wǎng)絡(luò)安全領(lǐng)域的攻防行為對(duì)抗,而是在網(wǎng)絡(luò)空間或通過(guò)網(wǎng)絡(luò)空間進(jìn)行的各種作戰(zhàn)行動(dòng)的統(tǒng)稱(chēng).所以,網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)效能,是在聯(lián)合作戰(zhàn)體系對(duì)抗背景下,運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)力量,按照既定作戰(zhàn)方案執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)時(shí),對(duì)基于網(wǎng)絡(luò)信息體系的聯(lián)合作戰(zhàn)體系所達(dá)到的作戰(zhàn)效果.

網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)行動(dòng)對(duì)作戰(zhàn)體系產(chǎn)生的影響可以區(qū)分為兩個(gè)層面: 一是行動(dòng)對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)和鏈路狀態(tài)產(chǎn)生的直接影響;二是與其他行動(dòng)的復(fù)雜交互作用共同形成對(duì)體系整體的累積影響.因此,以往研究分別從網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)在網(wǎng)絡(luò)空間域內(nèi)的直接攻防效果,以及以信息網(wǎng)絡(luò)為中心的體系整體效能兩個(gè)方向進(jìn)行了有益的探索.

第1 種是聚焦于網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)的直接攻防效果,如從網(wǎng)絡(luò)安全的角度分析計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)攻防的收益與代價(jià),或是分析病毒攻擊等網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)行動(dòng)的級(jí)聯(lián)傳播效應(yīng)等.陳曉楠等將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)抽象為節(jié)點(diǎn)和鏈路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),以網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)損毀數(shù)量作為評(píng)估指標(biāo),仿真分析了不同策略下網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)的作戰(zhàn)效能[1];潘剛等提出了一種基于攻擊樹(shù)和CVSS 的網(wǎng)絡(luò)攻擊效果評(píng)估方法,能夠有效解決網(wǎng)絡(luò)攻擊效果評(píng)估中對(duì)指標(biāo)數(shù)據(jù)的過(guò)度依賴(lài)性,提高網(wǎng)絡(luò)攻擊效果評(píng)估的準(zhǔn)確性[2];宋晨等提出基于粗糙集和模糊綜合評(píng)價(jià)的網(wǎng)絡(luò)攻擊效果評(píng)估模型,并設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)攻擊效果評(píng)估系統(tǒng)[3].在網(wǎng)絡(luò)攻防效果評(píng)估指標(biāo)體系構(gòu)建方面: 高見(jiàn)等以傳播能力、控制能力、破壞能力、隱蔽能力和數(shù)據(jù)獲取能力為主要屬性,構(gòu)建了基于網(wǎng)絡(luò)攻擊能力的評(píng)估體系[4];邱海等基于網(wǎng)絡(luò)層次分析法建立了網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)計(jì)劃評(píng)估指標(biāo)體系[5];朱兆梁等基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建了網(wǎng)絡(luò)空間攻防方案評(píng)估指標(biāo)體系[6];胡鑫等從信息網(wǎng)絡(luò)效能、指揮控制協(xié)同效能、信息共享效能和作用效能4 個(gè)方面,構(gòu)建了網(wǎng)絡(luò)空間指揮控制效能評(píng)估指標(biāo)體系[7];陳登等構(gòu)建了網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)方案評(píng)估指標(biāo)體系等[8].以上網(wǎng)絡(luò)攻防效果指標(biāo)通常能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)行動(dòng)的直接效果進(jìn)行較為清楚的量化分析,并能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)攻擊策略和行為給予反饋和調(diào)整,但由于攻擊效果僅限于網(wǎng)絡(luò)空間域內(nèi),并沒(méi)有考慮到與其他物理作戰(zhàn)行動(dòng)的協(xié)同或影響,因而基本上無(wú)法反映出對(duì)于整個(gè)聯(lián)合作戰(zhàn)體系的影響.

第2 種是對(duì)網(wǎng)絡(luò)空間背景下的網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)體系進(jìn)行整體效能評(píng)估.由于網(wǎng)絡(luò)空間的存在,單一作戰(zhàn)系統(tǒng)或作戰(zhàn)行動(dòng)都不再是孤立的和局部的,網(wǎng)絡(luò)空間的“跨域”效應(yīng)將導(dǎo)致任何的局部擾動(dòng)都有可能通過(guò)網(wǎng)絡(luò)在各域間傳播擴(kuò)散,從而產(chǎn)生大規(guī)模的級(jí)聯(lián)效應(yīng),對(duì)整個(gè)體系產(chǎn)生影響.胡曉峰等認(rèn)為對(duì)網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)效能評(píng)估針對(duì)的不再是具體行動(dòng)的結(jié)果[9],而是網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)體系的整體能力.針對(duì)網(wǎng)絡(luò)化體系,文獻(xiàn)[10-13]分別基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論對(duì)其進(jìn)行了建模,并提出了網(wǎng)絡(luò)化指標(biāo)體系構(gòu)建方法,能夠從多個(gè)層面反映體系整體作戰(zhàn)效能.基于整體視角的網(wǎng)絡(luò)化體系效能評(píng)估方法,能夠反映網(wǎng)絡(luò)空間對(duì)聯(lián)合作戰(zhàn)帶來(lái)的深刻變化,值得借鑒,但由于其研究對(duì)象已經(jīng)泛化為整個(gè)作戰(zhàn)體系,無(wú)法追溯網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)行動(dòng)相關(guān)聯(lián)的作戰(zhàn)效能.

由研究現(xiàn)狀可知,研究網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)效能,應(yīng)該將網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)放在體系對(duì)抗的背景下通盤(pán)考慮,同時(shí)建立體系效能與網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)行動(dòng)的聯(lián)系,即“知其然也要知其所以然”.

2 網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)效能生成的新機(jī)理

網(wǎng)絡(luò)空間是整體視角下的新型作戰(zhàn)空間,它既獨(dú)立于各物理作戰(zhàn)空間,又融合于其中,是唯一一個(gè)人造的、發(fā)生并使能于整個(gè)聯(lián)合作戰(zhàn)體系的新型作戰(zhàn)空間.在這個(gè)新型作戰(zhàn)空間背景下,網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)對(duì)體系的影響方式與以往物理空間完全不同,這使得其效能生成也具有完全不同于傳統(tǒng)物理作戰(zhàn)的新機(jī)理.

2.1 機(jī)理1:網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)效果的核心是控制和影響

不同于傳統(tǒng)物理作戰(zhàn)多以摧毀和破壞等戰(zhàn)果為核心作戰(zhàn)效果,網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)的重點(diǎn)在于對(duì)信息網(wǎng)絡(luò)的控制和影響,通過(guò)對(duì)信息以及信息運(yùn)行過(guò)程施加作用,達(dá)到對(duì)相應(yīng)物理實(shí)體的間接控制及對(duì)作戰(zhàn)指揮人員認(rèn)知的影響,進(jìn)而達(dá)到癱瘓敵方作戰(zhàn)體系、削弱敵方戰(zhàn)爭(zhēng)潛力、影響敵方指揮決策、降低敵方戰(zhàn)斗意志等目的[14].

網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)行動(dòng)主要包括進(jìn)攻性行動(dòng)及防御性行動(dòng)兩大類(lèi),前者的主要目標(biāo)是控制及影響敵方網(wǎng)絡(luò)信息體系,后者的主要目標(biāo)是保護(hù)我方網(wǎng)絡(luò)信息體系免受損害或盡快恢復(fù).網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)行動(dòng)的具體手段繁多,但其效果可以基本概括為7 種類(lèi)型.根據(jù)美軍2018 版《網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)條令》[15]及部分網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)理論研究[16-17],可將網(wǎng)絡(luò)空間進(jìn)攻作戰(zhàn)行動(dòng)效果劃分為6 大類(lèi),分別是: 降級(jí)、中斷、竊密、篡改、偽造、非法使用.另外,網(wǎng)絡(luò)空間防御作戰(zhàn)行動(dòng)實(shí)質(zhì)上是對(duì)進(jìn)攻行動(dòng)的預(yù)防以及進(jìn)攻效果的修復(fù),為簡(jiǎn)便起見(jiàn),只考慮一類(lèi)防御作戰(zhàn)行動(dòng)效果,即修復(fù).7 類(lèi)網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)行動(dòng)對(duì)信息網(wǎng)絡(luò)和體系的直接影響效果如表1 所示.從表1 可知,7 類(lèi)網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)行動(dòng)對(duì)信息網(wǎng)絡(luò)的影響存在共性,即行動(dòng)的直接效果是使信息網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)和鏈路的狀態(tài)發(fā)生改變,降低敵方作戰(zhàn)體系的感知、情報(bào)、指揮控制、攻擊等一系列以網(wǎng)絡(luò)為中心體系作戰(zhàn)能力,并增強(qiáng)我方相應(yīng)能力,從而產(chǎn)生體系對(duì)抗條件下的信息優(yōu)勢(shì).

表1 網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)行動(dòng)的效果分類(lèi)Table 1 Effect classification of cyberspace operations

傳統(tǒng)物理空間作戰(zhàn)行動(dòng)對(duì)體系所產(chǎn)生的影響通常是局部的,其效果可以直接落實(shí)到具體戰(zhàn)損戰(zhàn)果等“硬毀傷”,容易切分和表達(dá),因此,其直接作戰(zhàn)效果往往就能夠表示其作戰(zhàn)效能.而對(duì)于網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)行動(dòng),其直接效果是對(duì)信息和認(rèn)知層面的“軟毀傷”,不一定能夠直接產(chǎn)生戰(zhàn)果戰(zhàn)損等常規(guī)作戰(zhàn)效能,而是通過(guò)對(duì)信息網(wǎng)絡(luò)的控制和影響創(chuàng)造信息優(yōu)勢(shì),間接造成體系層次的作戰(zhàn)效能.另一方面,網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)所產(chǎn)生的信息優(yōu)勢(shì),可能通過(guò)網(wǎng)絡(luò)化級(jí)聯(lián)效應(yīng)將效果高速級(jí)聯(lián)擴(kuò)散,使體系效能大幅躍升,發(fā)揮倍增器的作用[18].因此,網(wǎng)絡(luò)空間效能評(píng)估可以從創(chuàng)造信息優(yōu)勢(shì)的角度,反映出其效能生成的新機(jī)理.本文第3 部分將著眼網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)創(chuàng)造的信息優(yōu)勢(shì),以網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)體系為評(píng)估對(duì)象,研究提出能夠反映網(wǎng)絡(luò)化體系作戰(zhàn)能力的指標(biāo)作戰(zhàn)勢(shì),支撐體系層面的網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)效能評(píng)估.

2.2 機(jī)理2:網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)能夠創(chuàng)造短暫的“優(yōu)勢(shì)窗口”

網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)行動(dòng)通常不是單獨(dú)執(zhí)行,而是與其他網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)行動(dòng)或其他域的作戰(zhàn)行動(dòng)協(xié)同執(zhí)行.美國(guó)參聯(lián)會(huì)2018 年6 月發(fā)布的《網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)條令》[14]中指出:“在軍事行動(dòng)的任何階段網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)都要與物理域的殺傷性火力相協(xié)調(diào),才能產(chǎn)生最大效能;火力協(xié)同并不一定是同時(shí)使用火力,通常在殺傷性火力影響的前后,網(wǎng)絡(luò)空間攻擊的時(shí)機(jī)可能是最有利的”.當(dāng)協(xié)同時(shí)機(jī)合適時(shí),網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)行動(dòng)能夠?yàn)榛鹆袆?dòng)創(chuàng)造短暫的“優(yōu)勢(shì)窗口”.優(yōu)勢(shì)窗口是一種新的作戰(zhàn)概念,對(duì)于聯(lián)合作戰(zhàn)背景下的網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)運(yùn)用,它特指網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)行動(dòng)為其他作戰(zhàn)域行動(dòng)提供的、有利的時(shí)間段.比如,為空中編隊(duì)提供進(jìn)入對(duì)方防空范圍開(kāi)啟電子空中走廊的生效時(shí)間;為常導(dǎo)武器提供關(guān)閉對(duì)方防空預(yù)警網(wǎng)的突擊窗口等.

網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)創(chuàng)造的短暫優(yōu)勢(shì)窗口具有兩個(gè)典型特點(diǎn).一是能力局部性.考慮到網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)的目標(biāo)強(qiáng)依賴(lài)性以及現(xiàn)階段網(wǎng)電攻防能力的局限性,網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)運(yùn)用所能開(kāi)辟的優(yōu)勢(shì)窗口具有局限性,無(wú)法像傳統(tǒng)作戰(zhàn)域制權(quán)概念側(cè)重于保持大范圍作戰(zhàn)空間的絕對(duì)和穩(wěn)定優(yōu)勢(shì).美軍在“空海一體戰(zhàn)”中指出,這種思想轉(zhuǎn)變“承認(rèn)聯(lián)合或合成部隊(duì)可能無(wú)法實(shí)現(xiàn)整個(gè)戰(zhàn)區(qū)的域優(yōu)勢(shì)或持久、持續(xù)的優(yōu)勢(shì),但可以完成有限時(shí)間和空間的作戰(zhàn)目標(biāo).”未來(lái)網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)的成功可能取決于某件武器裝備系統(tǒng)能否在一個(gè)方向準(zhǔn)確介入,以便對(duì)其他作戰(zhàn)域產(chǎn)生效果和實(shí)現(xiàn)作戰(zhàn)支援目標(biāo).二是時(shí)間短暫性.網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)所開(kāi)辟的優(yōu)勢(shì)窗口具有偶然性且持續(xù)時(shí)間短的特點(diǎn),使跨域作戰(zhàn)的協(xié)同速度日益受到重視.美軍在多域戰(zhàn)作戰(zhàn)概念中對(duì)此進(jìn)行了強(qiáng)調(diào),指出速度和以敵人無(wú)法跟上的節(jié)奏實(shí)施作戰(zhàn),是“多域作戰(zhàn)的關(guān)鍵概念”.能以最快的速度創(chuàng)造和利用稍縱即逝的網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)機(jī)會(huì)的部隊(duì)將有可能取得勝利,使得體系對(duì)抗各方之間的觀察-判斷-決策-行動(dòng)（observe-orient-decideact,OODA）競(jìng)爭(zhēng)更加激烈.

優(yōu)勢(shì)窗口是網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)行動(dòng)在體系層次上達(dá)到有效協(xié)同、達(dá)成作戰(zhàn)效能的一種關(guān)鍵方式.由于優(yōu)勢(shì)窗口在時(shí)間維度上的獨(dú)特性,僅僅通過(guò)效能指標(biāo)對(duì)其進(jìn)行衡量是不夠的,需要通過(guò)可視化的形式進(jìn)行綜合展現(xiàn)和分析.本文第4 部分對(duì)優(yōu)勢(shì)窗口進(jìn)行概念建模,并結(jié)合第3 部分提出的一種體系能力典型指標(biāo)作戰(zhàn)勢(shì)進(jìn)行分析評(píng)估,綜合實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)的可視化評(píng)估.

3 典型網(wǎng)絡(luò)化體系能力指標(biāo):作戰(zhàn)勢(shì)

網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)對(duì)體系的影響,可以通過(guò)對(duì)體系態(tài)勢(shì)進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)量得到.體系的每個(gè)瞬間都可以抽取為一個(gè)快照,對(duì)體系中的節(jié)點(diǎn)和鏈路進(jìn)行綜合分析,可以得到該瞬時(shí)體系達(dá)到毀傷效果的潛在能力.本文從信息優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為攻擊能力的角度,提出一種叫作作戰(zhàn)勢(shì)的指標(biāo),表征體系每個(gè)瞬時(shí)的潛在能力.

3.1 攻擊機(jī)會(huì)的形成

在網(wǎng)絡(luò)空間背景下,以信息網(wǎng)絡(luò)為中心的作戰(zhàn)體系與傳統(tǒng)以平臺(tái)為中心相比效能更高,其原因是網(wǎng)絡(luò)化能夠產(chǎn)生更大的信息優(yōu)勢(shì),并使原來(lái)不可用的攻擊機(jī)會(huì)變得可用.如圖1 所示,F1、F2、F3分別是3 個(gè)武器實(shí)體,它們都有一定的探測(cè)能力,但F1沒(méi)有攻擊能力,另外T 是攻擊目標(biāo),圖1（a）、圖1（b）分別是平臺(tái)中心模式和網(wǎng)絡(luò)中心模式.在圖1（a）平臺(tái)中心模式下,F1的探測(cè)范圍能覆蓋到目標(biāo)T,但自身不具有攻擊能力,而F2和F3雖然攻擊距離足夠但卻探測(cè)不到,所以它們對(duì)T 均沒(méi)有形成攻擊機(jī)會(huì).而在圖1（b）網(wǎng)絡(luò)中心模式下,盡管F1自身不具有攻擊能力,但它對(duì)T 的探測(cè)信息可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)共享給F2和F3,這樣就幫助F2和F3形成了攻擊機(jī)會(huì).相比平臺(tái)中心模式,網(wǎng)絡(luò)中心模式將攻擊機(jī)會(huì)從0 個(gè)提高到2 個(gè).

圖1 平臺(tái)中心模式和網(wǎng)絡(luò)中心模式的對(duì)比Fig.1 Comparison between platform-centric mode and network-centric mode

攻擊機(jī)會(huì)反映了網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)體系將信息優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)換為戰(zhàn)果的潛力,從某種程度上反映了體系的發(fā)展趨勢(shì),與物理學(xué)中反映物體所具有能量的勢(shì)能概念有相似之處.因此,可借鑒物理學(xué)概念,將這種潛力稱(chēng)之為體系作戰(zhàn)勢(shì),簡(jiǎn)稱(chēng)作戰(zhàn)勢(shì).

3.2 一對(duì)一格斗中的作戰(zhàn)勢(shì)建模

為了對(duì)作戰(zhàn)勢(shì)進(jìn)行量化建模,考慮一對(duì)一格斗的基本情況.基于以上分析可知,對(duì)于攻擊實(shí)體F 和目標(biāo)實(shí)體T,攻擊機(jī)會(huì)的形成有兩個(gè)條件: 一是要么武器實(shí)體F 直接探測(cè)到目標(biāo)T,要么其他實(shí)體探測(cè)到目標(biāo)T 并基于網(wǎng)絡(luò)將信息傳輸給該武器實(shí)體F,即F擁有T 的有效信息,記為條件A;二是目標(biāo)T 處在武器實(shí)體F 攻擊范圍之內(nèi),記為條件B.

根據(jù)攻擊機(jī)會(huì)的形成條件,一對(duì)一格斗中武器實(shí)體F 對(duì)目標(biāo)T 形成的攻擊機(jī)會(huì)可區(qū)分為以下4種基本情況,如表2 所示.

表2 一對(duì)一格斗中攻擊機(jī)會(huì)的4 種情況Table 2 Four circumstances of attack opportunity in one-to-one combat

表2 中A 表示A 的對(duì)立事件.情況1 可認(rèn)為是完全沒(méi)有攻擊機(jī)會(huì),情況4 形成了完整的攻擊機(jī)會(huì),情況2 和3 則是表中具備部分形成攻擊機(jī)會(huì)的條件.因此,情況1 的攻擊機(jī)會(huì)最低,情況4 的攻擊機(jī)會(huì)最高,情況2 和3 的攻擊機(jī)會(huì)介于以上兩者之間.據(jù)此,可將武器實(shí)體F 對(duì)目標(biāo)T 形成的攻擊機(jī)會(huì)劃分為4個(gè)等級(jí),攻擊機(jī)會(huì)等級(jí)Φ 的取值分別為Φ0、Φ1、Φ2、Φ3,并滿(mǎn)足:

在實(shí)際計(jì)算中,通?？闪瞀?=0,Φ3=1,Φ1、Φ2為0.5 或其他介于0 和1 之間的值.

攻擊機(jī)會(huì)需要落實(shí)到實(shí)際的攻擊中才能發(fā)揮效用,除了不同的攻擊機(jī)會(huì)等級(jí)Φ,一對(duì)一格斗中的作戰(zhàn)勢(shì)還與另外兩個(gè)因素成正比: 一是武器對(duì)目標(biāo)的毀傷概率e,表示武器對(duì)目標(biāo)發(fā)射一定數(shù)量的彈藥（以單位時(shí)間內(nèi)發(fā)起飽和攻擊的彈藥消耗數(shù)量為基準(zhǔn)）情況下能夠?qū)δ繕?biāo)造成的毀傷程度,具體的影響因素包括發(fā)射彈藥數(shù)量k、命中概率p1、毀傷概率p2等,可根據(jù)

式（6）算出;二是目標(biāo)的重要程度ψ,同時(shí)也表示對(duì)目標(biāo)造成毀傷所能產(chǎn)生的效能,例如對(duì)1 個(gè)高價(jià)值指揮控制中心的攻擊所產(chǎn)生的效能當(dāng)然比1 架普通戰(zhàn)斗機(jī)目標(biāo)要高得多.因此,一對(duì)一格斗中武器實(shí)體F對(duì)目標(biāo)T 的作戰(zhàn)勢(shì)Q 可表示為

其中,φf(shuō)t表示F 對(duì)T 的攻擊機(jī)會(huì)等級(jí)系數(shù);eft表示武器F 對(duì)T 的毀傷概率;ψt表示目標(biāo)重要程度指數(shù).

3.3 體系作戰(zhàn)勢(shì)的計(jì)算

從前述一對(duì)一格斗情況下作戰(zhàn)勢(shì)Q 的計(jì)算公式可知,作戰(zhàn)勢(shì)主要由攻擊機(jī)會(huì)等級(jí)、武器攻擊能力及目標(biāo)重要程度確定.考慮紅方對(duì)藍(lán)方的體系作戰(zhàn)勢(shì)的計(jì)算.設(shè)紅方可用武器實(shí)體的集合為RF={r1,r2,…,rm},藍(lán)方目標(biāo)實(shí)體的集合為BT={b1,b2,…,bn},其中,m 和n 分別表示兩個(gè)集合中所包含實(shí)體的數(shù)量.需要注意的是,篡改和偽造行為產(chǎn)生的假信息可能會(huì)導(dǎo)致假目標(biāo)的出現(xiàn),因而藍(lán)方目標(biāo)實(shí)體集合還包含一定數(shù)量的假目標(biāo),這些假目標(biāo)可由假信息和偽造的節(jié)點(diǎn)得到.

在武器與目標(biāo)各自不存在重疊的理想情況,體系作戰(zhàn)勢(shì)Q（R）可以看作一對(duì)一格斗作戰(zhàn)勢(shì)的線(xiàn)性累加

其中,Qri表示紅方武器實(shí)體ri對(duì)藍(lán)方目標(biāo)實(shí)體集合的整體作戰(zhàn)勢(shì);φij為紅方實(shí)體ri對(duì)藍(lán)方實(shí)體bj的攻擊機(jī)會(huì)等級(jí)系數(shù)（φij∈[0,1]）;eij為ri對(duì)bj的毀傷概率（eij∈[0,1]）,ψj為bj的重要性指數(shù).

式（8）顯然沒(méi)有考慮的一種典型情況是: 每個(gè)武器實(shí)體單個(gè)攻擊輪次內(nèi)能發(fā)射的彈藥數(shù)量有限,可能不足以覆蓋所有目標(biāo).設(shè)武器實(shí)體ri能夠攻擊的實(shí)體最大數(shù)量為ai（可以根據(jù)實(shí)體所含彈藥數(shù)量計(jì)算出）,具有一定攻擊機(jī)會(huì)的目標(biāo)個(gè)數(shù)為ni（即獲取到目標(biāo)信息或目標(biāo)在攻擊范圍內(nèi),攻擊機(jī)會(huì)等級(jí)包括Φ1、Φ2、Φ3）,則實(shí)際可能攻擊（包括未探測(cè)到但處于攻擊范圍內(nèi)的）的最大數(shù)量為min（ai,ni）.

由式（7）可知,ri將單個(gè)攻擊機(jī)會(huì)分配給目標(biāo)bj得到的一對(duì)一作戰(zhàn)勢(shì)為Qij=φijeijψj.為計(jì)算方便,假設(shè)武器實(shí)體ri知道所有目標(biāo)的重要性（實(shí)際作戰(zhàn)中也可以大致判斷出）,則將Qij（j=1,…,n）可按照由大到小重新排序形成一個(gè)序列{Q'i1,Q'i2,…,Q'in}.在計(jì)算ri勢(shì)能和時(shí)只能取前min（ai,ni）個(gè).由此可得ri形成的勢(shì)能和為

考慮到篡改和偽造行動(dòng)可能會(huì)產(chǎn)生假目標(biāo),設(shè)序列{Q'i1,Q'i2,…,Q'in} 所對(duì)應(yīng)的目標(biāo)真假性序列為{c'i1,c'i2,…,c'in}（其中,Q'i1對(duì)應(yīng)假目標(biāo)時(shí)c'ij=0,否則c'ij=1）.則最終修正后的體系作戰(zhàn)勢(shì)為

4 優(yōu)勢(shì)窗口的度量方法

4.1 優(yōu)勢(shì)窗口概念模型

優(yōu)勢(shì)窗口的時(shí)間短暫性特征和能力局部性特征是網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)的關(guān)鍵.其過(guò)程可以看作在網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)影響下,敵方作戰(zhàn)體系短暫時(shí)間內(nèi)能力下降后恢復(fù)的一個(gè)局部過(guò)程.如圖2 所示,網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)對(duì)敵方體系的影響主要包括3 個(gè)階段: 能力降級(jí)階段、降級(jí)效果保持階段、能力恢復(fù)階段.基于此提出“優(yōu)勢(shì)窗口”概念分析模型如圖2 所示.

圖2 網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)創(chuàng)造的“優(yōu)勢(shì)窗口”概念模型示意圖Fig.2 Schematic diagram of the conceptual model of“superiority window”created by cyberspace operations

4.1.1 能力降級(jí)階段（ta-td）

面對(duì)突然的網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)行動(dòng),敵方作戰(zhàn)體系如果準(zhǔn)備不足,將直接受到干擾、致盲、欺騙、阻塞等影響,致使體系相應(yīng)局部作戰(zhàn)能力出現(xiàn)下降.

4.1.2 降級(jí)效果保持階段（td-tr）

在敵方體系局部作戰(zhàn)能力下降到一定程度時(shí),由于網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)行動(dòng)的突然性,敵方通常還未來(lái)得及采取相應(yīng)的修復(fù)行動(dòng),因此,在體系作戰(zhàn)能力的最低點(diǎn)會(huì)持續(xù)一段時(shí)間.這段時(shí)間就是我方獲得局部作戰(zhàn)優(yōu)勢(shì)的窗口期.

4.1.3 能力恢復(fù)階段（tr-ts）

敵方體系發(fā)現(xiàn)遭到網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)行動(dòng)攻擊后,通過(guò)冗余備份節(jié)點(diǎn)替代、指揮關(guān)系重組、網(wǎng)絡(luò)防御修復(fù)等方式,試圖恢復(fù)體系能力.由于受攻擊的強(qiáng)度和恢復(fù)策略的不同,敵方體系能力恢復(fù)的速率和程度也將有所不同,恢復(fù)程度既可能達(dá)到甚至超過(guò)原來(lái)水平,也可能無(wú)法達(dá)到原來(lái)水平.

示意圖畫(huà)出了以上3 個(gè)階段.圖中的直線(xiàn)僅僅是示意,實(shí)際情況可能并不是標(biāo)準(zhǔn)直線(xiàn).因此,實(shí)際使用中,應(yīng)當(dāng)根據(jù)“優(yōu)勢(shì)窗口”的含義靈活掌握和判別.

4.2 優(yōu)勢(shì)窗口度量指標(biāo)

網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)行動(dòng)對(duì)敵方作戰(zhàn)體系的影響,具體體現(xiàn)在“優(yōu)勢(shì)窗口”的3 個(gè)階段.其中,第1 階段體現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)的降級(jí)效果,第2 階段體現(xiàn)降級(jí)效果保持能力,第3 階段體現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)效果的恢復(fù)難度.

為了度量敵方作戰(zhàn)體系受到的影響,需要確定體系各階段中的能力值,以Q（t）表示.需要注意的是,該體系能力值僅僅代表體系在某一方面的能力,而不是體系能力的全貌.如圖3 所示,t0表示作戰(zhàn)開(kāi)始時(shí)刻,ta表示遭到網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)行動(dòng)攻擊的時(shí)間,td表示體系能力下降結(jié)束時(shí)間,tr表示體系能力開(kāi)始恢復(fù)的時(shí)間,ts表示體系能力完成恢復(fù)的時(shí)間,te表示作戰(zhàn)結(jié)束時(shí)刻.設(shè)Q（t）為體系在t 時(shí)刻的能力,則Q（ta）、Q（td）和Q（ts）分別表示敵方體系在遭受網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)攻擊前時(shí)刻、能力下降時(shí)刻和能力恢復(fù)時(shí)刻的能力.網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)所創(chuàng)造的“優(yōu)勢(shì)窗口”主要集中在ta-ts時(shí)間段內(nèi).

圖3 “優(yōu)勢(shì)窗口”度量方法Fig.3 Measuring method of superiority window

4.2.1 降級(jí)效果

降級(jí)效果Db,表示網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)行動(dòng)對(duì)敵方體系直接造成降級(jí)的程度和效率的綜合衡量.可用降級(jí)程度b 與降級(jí)效率vb的函數(shù)表示

降級(jí)效果指標(biāo)Db越高,網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)效果越好.

4.2.2 窗口時(shí)間

窗口時(shí)間TW,反映的是受到網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)影響后的敵方體系,停留在局部低作戰(zhàn)能力的時(shí)間.即

窗口時(shí)間指標(biāo)TW越高,網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)效果越好.

4.2.3 恢復(fù)難度

恢復(fù)難度Rr,反映的是受到網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)影響后的敵方體系,通過(guò)冗余備份、指揮接替、網(wǎng)絡(luò)修復(fù)等恢復(fù)策略,恢復(fù)原有作戰(zhàn)能力的困難程度.恢復(fù)難度與恢復(fù)效率負(fù)相關(guān),因此,Rr可用敵方體系能力的恢復(fù)程度r 和恢復(fù)速度vr的負(fù)指數(shù)函數(shù)表示,即

恢復(fù)難度指標(biāo)Rr越高,網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)效果越好.

4.2.4 優(yōu)勢(shì)窗口效能指數(shù)

以上3 個(gè)指標(biāo)都與優(yōu)勢(shì)窗口的綜合效果正相關(guān).以網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)影響下敵方體系某一局部能力受負(fù)面影響的優(yōu)勢(shì)窗口,定義網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)創(chuàng)造的優(yōu)勢(shì)窗口效能指數(shù)

要計(jì)算優(yōu)勢(shì)窗口效能指數(shù),關(guān)鍵是獲得網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)影響下不同時(shí)刻的敵方體系能力值Q（t）,該值可以通過(guò)對(duì)體系態(tài)勢(shì)指標(biāo)值進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)得到.

5 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證及進(jìn)一步分析

為了驗(yàn)證評(píng)估方法和指標(biāo)的有效性,本文基于某網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)綜合仿真試驗(yàn)系統(tǒng),進(jìn)行了聯(lián)合作戰(zhàn)背景下典型網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)體系對(duì)抗仿真實(shí)驗(yàn).該系統(tǒng)集成了體系在陸、海、空、天各作戰(zhàn)域的主要作戰(zhàn)模型,并將網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)行動(dòng)放在聯(lián)合作戰(zhàn)體系對(duì)抗背景下,支持綜合仿真試驗(yàn)和分析評(píng)估.

5.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

想定以紅藍(lán)雙方在某海域發(fā)生小規(guī)模沖突為背景.設(shè)想雙方在某海域發(fā)生對(duì)峙,為占領(lǐng)先機(jī),紅方利用電子戰(zhàn)飛機(jī)和網(wǎng)電無(wú)人蜂群,對(duì)藍(lán)方偵察預(yù)警體系實(shí)施網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)行動(dòng),達(dá)到短暫致盲效果,創(chuàng)造優(yōu)勢(shì)窗口,掩護(hù)導(dǎo)彈對(duì)藍(lán)方主力艦船實(shí)施突防打擊.其中,網(wǎng)電無(wú)人蜂群由有人機(jī)為載體釋放,釋放后的蜂群自主指定其中1 架無(wú)人機(jī)作為領(lǐng)機(jī),統(tǒng)一分配蜂群內(nèi)各無(wú)人機(jī)的網(wǎng)電攻擊任務(wù)目標(biāo),并承擔(dān)與有人機(jī)之間的指揮與通信中繼、數(shù)據(jù)分發(fā)等任務(wù).當(dāng)領(lǐng)機(jī)被摧毀時(shí),蜂群自主選擇新的領(lǐng)機(jī)替代.基本想定行動(dòng)設(shè)計(jì)如下:

T 時(shí)刻,紅方派出2 架D1 電子戰(zhàn)飛機(jī),對(duì)藍(lán)方預(yù)警機(jī)Y1 實(shí)施遠(yuǎn)距離電子干擾行動(dòng),壓制其預(yù)警探測(cè)雷達(dá)的探測(cè)范圍;藍(lán)方視情發(fā)動(dòng)反電子干擾行動(dòng).

T+220 s,紅方在實(shí)施電子壓制空域由1 架有人機(jī)釋放無(wú)人蜂群向藍(lán)方艦艇T1 實(shí)施抵近網(wǎng)電攻擊.

T+800 s,紅方無(wú)人蜂群到達(dá)藍(lán)方艦艇X1 附近,實(shí)施抵近、分布、認(rèn)知化的網(wǎng)絡(luò)對(duì)抗行動(dòng),嘗試接入、擾亂甚至控制艦載武器裝備.藍(lán)方艦載無(wú)人機(jī)蜂群防御裝備對(duì)于無(wú)人機(jī)蜂群進(jìn)行電子干擾壓制與網(wǎng)絡(luò)控制.

T+850 s,紅方H 海導(dǎo)彈部隊(duì)分別從2 個(gè)方向向N 號(hào)航母各發(fā)射10 枚DD1 型彈道導(dǎo)彈,在無(wú)人機(jī)蜂群網(wǎng)絡(luò)對(duì)抗行動(dòng)的掩護(hù)下展開(kāi)突防.同時(shí),藍(lán)方N 號(hào)航母編隊(duì)的艦船對(duì)DD1 型導(dǎo)彈進(jìn)行反導(dǎo)攔截.

為進(jìn)行對(duì)比分析和驗(yàn)證,在基本想定方案的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了3 個(gè)對(duì)比案.各作戰(zhàn)方案設(shè)計(jì)具體如表3所示.

表3 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)Table 3 Experimental scheme design

5.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

5.2.1 作戰(zhàn)勢(shì)指標(biāo)動(dòng)態(tài)監(jiān)控結(jié)果

想定中網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)行動(dòng)的目的是掩護(hù)導(dǎo)彈打擊,因此,可用導(dǎo)彈命中概率作為最終作戰(zhàn)效能評(píng)估指標(biāo).但在導(dǎo)彈命中前的作戰(zhàn)過(guò)程中,無(wú)法得到導(dǎo)彈命中概率,此過(guò)程中可以用本文提出的作戰(zhàn)勢(shì)指標(biāo),反映導(dǎo)彈對(duì)目標(biāo)體系的攻擊潛力,從而間接估計(jì)導(dǎo)彈命中概率.需注意的是,在導(dǎo)彈發(fā)射前,由于作為被攔截攻擊的導(dǎo)彈目標(biāo)未就位,無(wú)法直接計(jì)算作戰(zhàn)勢(shì),此時(shí)可采用假想條件法進(jìn)行計(jì)算.即假定導(dǎo)彈已經(jīng)到達(dá)藍(lán)方航母編隊(duì)最近可攔截距離,在此基礎(chǔ)上計(jì)算藍(lán)方航母編隊(duì)對(duì)紅方導(dǎo)彈的作戰(zhàn)勢(shì).

想定中網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)行動(dòng)直接效果可以用網(wǎng)絡(luò)接入率來(lái)表示,網(wǎng)絡(luò)接入率具體指發(fā)起網(wǎng)絡(luò)攻擊的實(shí)體成功接入的比率.網(wǎng)絡(luò)接入率和作戰(zhàn)勢(shì)指標(biāo)分別能夠表示網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)的直接效果和體系效能.圖4 是基本案0 中兩個(gè)指標(biāo)的動(dòng)態(tài)監(jiān)控結(jié)果.

圖4 基本案0 的網(wǎng)絡(luò)接入率與作戰(zhàn)勢(shì)指標(biāo)動(dòng)態(tài)監(jiān)控結(jié)果Fig.4 Dynamic monitoring results of network access rate and the combat potential indicators of the basic scheme of 0

由圖4 可見(jiàn),階段2 中網(wǎng)絡(luò)接入生效時(shí)間約為T(mén)+1 000 s,此時(shí)網(wǎng)絡(luò)接入率指標(biāo)開(kāi)始迅速攀升,同時(shí)作戰(zhàn)勢(shì)指標(biāo)開(kāi)始急劇下降;T+1 050 s 后,藍(lán)方遭紅方導(dǎo)彈攻擊,損失較大,此時(shí)由于目標(biāo)毀傷,網(wǎng)絡(luò)接入鏈路斷開(kāi),導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)接入率指標(biāo)急劇下降,同時(shí)作戰(zhàn)勢(shì)指標(biāo)也繼續(xù)下降;T+1 200 s 后,藍(lán)方未受攻擊的武器平臺(tái)狀態(tài)逐漸恢復(fù),紅方網(wǎng)絡(luò)接入率指標(biāo)繼續(xù)下降至0,同時(shí)作戰(zhàn)勢(shì)指標(biāo)略有回升.通過(guò)關(guān)鍵指標(biāo)的動(dòng)態(tài)監(jiān)控,能夠幫助對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)形成清晰準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí).

5.2.2 優(yōu)勢(shì)窗口可視化監(jiān)控結(jié)果

對(duì)比基本案0 和對(duì)比案1 的作戰(zhàn)勢(shì)指標(biāo)動(dòng)態(tài)監(jiān)控結(jié)果.以T+800 s 時(shí)刻作戰(zhàn)勢(shì)指標(biāo)值作為基準(zhǔn),進(jìn)行歸一化處理后得到的動(dòng)態(tài)監(jiān)控結(jié)果如圖5 所示.

圖5 基本案0 和對(duì)比案1 的作戰(zhàn)勢(shì)指標(biāo)動(dòng)態(tài)監(jiān)控結(jié)果Fig.5 Dynamic monitoring results of the combat potential indicators of the basic scheme of 0 and the comparison scheme of 1

基本案0 和對(duì)比案1 的區(qū)別在于后者沒(méi)有發(fā)射導(dǎo)彈.從對(duì)比案1 的作戰(zhàn)勢(shì)指標(biāo)監(jiān)控結(jié)果來(lái)看,明顯出現(xiàn)一段狹窄的優(yōu)勢(shì)窗口,該窗口持續(xù)期約為100 s.由優(yōu)勢(shì)窗口概念可知,這段時(shí)間對(duì)于導(dǎo)彈攻擊行動(dòng)最有優(yōu)勢(shì).基本案0 的作戰(zhàn)勢(shì)指標(biāo)監(jiān)控結(jié)果展示了在優(yōu)勢(shì)窗口期進(jìn)行導(dǎo)彈攻擊行動(dòng)所達(dá)到的效果,導(dǎo)彈對(duì)航母編隊(duì)的突防命中概率較高,對(duì)航母編隊(duì)造成了較好的毀傷效果,因此,在短暫優(yōu)勢(shì)窗口期之后,藍(lán)方作戰(zhàn)勢(shì)指標(biāo)也保持在一個(gè)較低水平.

對(duì)比案2 和案3 分別在基本案0 的基礎(chǔ)上,將導(dǎo)彈發(fā)射時(shí)間提前和延后了100 s,3 個(gè)方案的作戰(zhàn)勢(shì)指標(biāo)動(dòng)態(tài)監(jiān)控結(jié)果對(duì)比如圖6 和圖7 所示.

圖6 基本案0 和對(duì)比案2 的作戰(zhàn)勢(shì)指標(biāo)動(dòng)態(tài)監(jiān)控結(jié)果Fig.6 Dynamic monitoring results of the combat potential indicators of the basic scheme of 0 and the comparison scheme of 2

圖7 基本案0 和對(duì)比案3 的作戰(zhàn)勢(shì)指標(biāo)動(dòng)態(tài)監(jiān)控結(jié)果Fig.7 Dynamic monitoring results of the combat potential indicators of the basic scheme of 0 and the comparison scheme of 3

由基本案0 和對(duì)比案2 的指標(biāo)動(dòng)態(tài)監(jiān)控結(jié)果對(duì)比可知,在優(yōu)勢(shì)窗口期之前到達(dá)的導(dǎo)彈雖然仍然能夠造成一定的毀傷,但突防概率相對(duì)更低,且在優(yōu)勢(shì)窗口期過(guò)后作戰(zhàn)勢(shì)指標(biāo)仍會(huì)恢復(fù)到一定值;由基本案0 和對(duì)比案3 的指標(biāo)動(dòng)態(tài)監(jiān)控結(jié)果對(duì)比可知,在優(yōu)勢(shì)窗口期結(jié)束后到達(dá)的導(dǎo)彈雖然仍然能夠造成一定的毀傷,但毀傷效果明顯不如在優(yōu)勢(shì)窗口期內(nèi)到達(dá)的導(dǎo)彈.

分別對(duì)基本案0、對(duì)比案2、對(duì)比案3 重復(fù)運(yùn)行20 次,得到導(dǎo)彈命中數(shù)平均值（想定共發(fā)射20 枚導(dǎo)彈）分別為18.7、8.8 和12.1,命中概率平均值結(jié)果對(duì)比如圖8 所示.

圖8 3 個(gè)方案的導(dǎo)彈命中概率平均值Fig.8 Average value of the missile hit probability of three schemes

從結(jié)果來(lái)看,基本案0 的導(dǎo)彈命中概率最高,接近100%,其他兩個(gè)對(duì)比案的命中率都只有一半左右.但對(duì)比案3 的命中概率要高于對(duì)比案2,通過(guò)對(duì)作戰(zhàn)勢(shì)指標(biāo)監(jiān)控結(jié)果分析后發(fā)現(xiàn),原因是對(duì)比案3 在比基本案0 晚100 s 發(fā)射的情況下,到達(dá)攻擊目標(biāo)時(shí)雖然已過(guò)最佳優(yōu)勢(shì)窗口期,但網(wǎng)絡(luò)攻擊效果仍未完全消失,對(duì)導(dǎo)彈攻擊仍有一定支援作用;而對(duì)比案2 在導(dǎo)彈到達(dá)時(shí),網(wǎng)絡(luò)攻擊尚未起效,對(duì)導(dǎo)彈攻擊并無(wú)支援作用.

5.2.3 優(yōu)勢(shì)窗口效能指數(shù)結(jié)果分析

通過(guò)動(dòng)態(tài)測(cè)量對(duì)優(yōu)勢(shì)窗口進(jìn)行了可視化呈現(xiàn)和分析,但并未給出優(yōu)勢(shì)窗口的量化評(píng)價(jià)結(jié)果.此時(shí),對(duì)于兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)行動(dòng)所創(chuàng)造的優(yōu)勢(shì)窗口,將無(wú)法比較其優(yōu)劣.本實(shí)驗(yàn)根據(jù)優(yōu)勢(shì)窗口度量方法,繼續(xù)研究?jī)?yōu)勢(shì)窗口的量化結(jié)果并進(jìn)行對(duì)比分析.

由圖5 中對(duì)比案1 的作戰(zhàn)勢(shì)指標(biāo)監(jiān)控圖可知,其優(yōu)勢(shì)窗口較為清晰可見(jiàn).因此,考慮以對(duì)比案1 為基準(zhǔn),修改網(wǎng)絡(luò)攻擊的強(qiáng)度（可通過(guò)增減網(wǎng)絡(luò)攻擊無(wú)人機(jī)蜂群規(guī)模來(lái)實(shí)現(xiàn)）,進(jìn)行探索性仿真實(shí)驗(yàn),研究?jī)?yōu)勢(shì)窗口效能指數(shù)的量化及其規(guī)律.實(shí)驗(yàn)共進(jìn)行10次,其中,第i 次實(shí)驗(yàn)的無(wú)人機(jī)蜂群規(guī)模為2×i,所有實(shí)驗(yàn)中無(wú)人蜂群僅有1 架領(lǐng)機(jī).顯然,網(wǎng)絡(luò)攻擊強(qiáng)度與無(wú)人機(jī)蜂群規(guī)模成正相關(guān).根據(jù)前述優(yōu)勢(shì)窗口度量方法,可由作戰(zhàn)勢(shì)指標(biāo)動(dòng)態(tài)監(jiān)控值,計(jì)算得到優(yōu)勢(shì)窗口效能指數(shù).10 次實(shí)驗(yàn)的結(jié)果如表4 所示.

表4 優(yōu)勢(shì)窗口效能指數(shù)的實(shí)驗(yàn)計(jì)算結(jié)果Table 4 Experimental calculation results of the efficiency index of the superiority window

基于計(jì)算結(jié)果,將窗口時(shí)間和優(yōu)勢(shì)窗口效能指數(shù)兩個(gè)指標(biāo)作成折線(xiàn)圖,分別如圖9 和圖10 所示.

圖9 優(yōu)勢(shì)窗口時(shí)間隨蜂群規(guī)模變化圖Fig.9 Diagram of superiority window time variation with swarm size

圖10 優(yōu)勢(shì)窗口效能指數(shù)隨蜂群規(guī)模變化圖Fig.10 Diagram of efficiency index of superiority window variation with swarm size

可以看到,在本實(shí)驗(yàn)情景下,在無(wú)人機(jī)蜂群規(guī)模較?。ǖ陀?0）,即網(wǎng)絡(luò)攻擊強(qiáng)度較低時(shí),提升規(guī)模能夠顯著增加優(yōu)勢(shì)窗口時(shí)間,并提升優(yōu)勢(shì)窗口效能指數(shù);當(dāng)無(wú)人機(jī)蜂群規(guī)模超過(guò)10 時(shí),提升規(guī)模僅能使優(yōu)勢(shì)窗口時(shí)間及優(yōu)勢(shì)窗口效能指數(shù)略微增長(zhǎng).由此可得: 在本實(shí)驗(yàn)情境下,無(wú)人機(jī)蜂群規(guī)模為10 即可創(chuàng)造優(yōu)勢(shì)窗口,此時(shí)效費(fèi)比最高.

5.2.4 無(wú)人蜂群分級(jí)協(xié)同模式影響分析

上述實(shí)驗(yàn)主要對(duì)有人機(jī)釋放一個(gè)無(wú)人機(jī)蜂群的情況進(jìn)行了研究分析.實(shí)際上,無(wú)人機(jī)蜂群在實(shí)際作戰(zhàn)中,可能會(huì)進(jìn)一步分化成多個(gè)小的子蜂群,子蜂群間松散耦合,基于預(yù)先分配的作戰(zhàn)任務(wù)各自為戰(zhàn).該分級(jí)協(xié)同模式的架構(gòu)和流程分別如圖11 和圖12 所示.

圖11 無(wú)人機(jī)蜂群分級(jí)協(xié)同模式示意圖Fig.11 Schematic diagram of drone swarm hierarchical collaboration mode

圖12 無(wú)人機(jī)蜂群分級(jí)協(xié)同模式指揮流程圖Fig.12 Command flowchart of drone swarm hierarchical collaboration mode

為了研究蜂群分級(jí)協(xié)同模式對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響,本文在單個(gè)20 架無(wú)人機(jī)蜂群實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了對(duì)比實(shí)驗(yàn),即蜂群總數(shù)量20 架保持不變,將蜂群分別均分為1、2、4、5、10、20 個(gè)子群,每個(gè)子群中無(wú)人機(jī)數(shù)量分別為20、10、5、4、2、1,子群分別有1 架無(wú)人機(jī)作為領(lǐng)機(jī),領(lǐng)機(jī)各自直接與有人載機(jī)進(jìn)行指揮控制通信.6 次實(shí)驗(yàn)的結(jié)果如圖13 和圖14 所示.

圖13 優(yōu)勢(shì)窗口時(shí)間隨子群規(guī)模變化圖Fig.13 Diagram of superiority window time variation with swarm size

圖14 優(yōu)勢(shì)窗口效能指數(shù)隨子群規(guī)模變化圖Fig.14 Diagram of efficiency index of superiority window variation with sub-swarm size

當(dāng)蜂群總規(guī)模固定時(shí),蜂群無(wú)人機(jī)協(xié)同模式對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有一定影響: 當(dāng)分為2 個(gè)子群、子群規(guī)模為10 時(shí),優(yōu)勢(shì)窗口效果最好;當(dāng)分為20 個(gè)子群、子群規(guī)模為1 時(shí)效果最差.這表明子群規(guī)模適中是最好的,子群規(guī)模過(guò)大或過(guò)小都不利于協(xié)同.同時(shí),當(dāng)子群規(guī)模過(guò)小時(shí),直接與有人機(jī)通信的數(shù)量過(guò)多,引起通信過(guò)載,這可能是引起作戰(zhàn)效能變差的主要原因.

5.2.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

1）網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)能夠在低強(qiáng)度沖突背景下發(fā)揮重要作用.由于戰(zhàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)行動(dòng)通常產(chǎn)生的效果是壓制或軟毀傷,這種作戰(zhàn)效果有一定的持續(xù)時(shí)間,同時(shí)又是可恢復(fù)的,這就既對(duì)敵方造成威懾又并不會(huì)升級(jí)戰(zhàn)爭(zhēng),非常契合低烈度沖突的作戰(zhàn)需求.

2）網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)能夠創(chuàng)造短暫優(yōu)勢(shì)窗口.本實(shí)驗(yàn)中,紅方先利用電子干擾機(jī)降級(jí)藍(lán)方預(yù)警偵察體系,創(chuàng)造戰(zhàn)斗機(jī)突防的空中走廊,繼而無(wú)人戰(zhàn)斗機(jī)突防后釋放網(wǎng)絡(luò)對(duì)抗無(wú)人機(jī)蜂群,最后達(dá)到蜂群對(duì)敵方關(guān)鍵武器裝備產(chǎn)生近距離威脅的效果,這一系列緊密銜接的短暫優(yōu)勢(shì)窗口,充分體現(xiàn)了戰(zhàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)創(chuàng)造戰(zhàn)機(jī)和把握戰(zhàn)機(jī)的戰(zhàn)法優(yōu)勢(shì).另外,網(wǎng)電無(wú)人機(jī)蜂群的協(xié)同模式對(duì)作戰(zhàn)效果也有一定影響,恰當(dāng)?shù)姆秩耗Ｊ侥軌蚴棺鲬?zhàn)效果更好.

6 結(jié)論

網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)效能評(píng)估的關(guān)鍵在于找出網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)行動(dòng)對(duì)體系能力的影響.通過(guò)分析網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)效能生成的新機(jī)理,啟示得到其效能評(píng)估的新方法,即通過(guò)關(guān)鍵能力指標(biāo)作戰(zhàn)勢(shì)的動(dòng)態(tài)監(jiān)控及優(yōu)勢(shì)窗口的可視化,對(duì)網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)效能進(jìn)行量化及可視化表達(dá).設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)對(duì)新指標(biāo)和新概念的可行性進(jìn)行了驗(yàn)證和分析.該方法能夠建立網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)行動(dòng)本身與體系整體作戰(zhàn)效能關(guān)聯(lián)關(guān)系,“講清楚”網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)效能,并最終為“怎么用”網(wǎng)絡(luò)空間作戰(zhàn)提供指導(dǎo).