在加利福尼亚州一次例行无人机飞行背后,NASA 一直在悄悄测试一项可能重塑数字时代航空系统自我防御方式的理念。
该机构并没有建造更高的网络壁垒,而是……实验更彻底的做法是:完全消除单点故障。
区块链本质上是一个由区块组成的数字链,但并非传统意义上的区块链。这些“区块”由信息比特构成,当我们提到“区块”和“链”时,指的是存储在公共数据库中的数字数据。区块链提供了一种创新的方式,可以自动且安全地传输信息。交易始于一方创建区块,然后由网络中成千上万甚至数百万台计算机进行验证。这个去中心化的金融交易账本不断发展演进,持续添加新的数据。
区块链之所以具有防篡改性,是因为每条记录都是独一无二的,拥有各自独立的历史记录。要篡改一条记录,就需要更改包含数百万条记录的整个区块链。区块链基于三大核心原则:去中心化、透明性和不可篡改性。
这项研究源于航空航天界日益增长的担忧。随着无人机、空中出租车以及最终的全自动驾驶飞机在空域中日益增多,用于协调这些飞行器运行的数据变得与发动机或雷达一样至关重要。任何一个损坏的数据流、被欺骗的GPS信号或被劫持的通信链路都可能对整个空域网络造成连锁反应。
为了应对这一风险,美国宇航局的工程师们正在探索区块链式系统是否可以作为空中交通安全的新基础。
最近的测试在艾姆斯研究中心进行,但这项技术的应用远不止于一个实验室或一架无人机。与将飞行数据存储在必须时刻受到保护的中央系统不同,该实验将信息分布在多个同步节点上。
在使用Alta-X无人机进行实际飞行时,标准航空数据——位置、时间、遥测和操作细节——通过这个去中心化网络同步记录。任何更新都必须经过整个系统的确认才能被接受。节点
和节点如果提交的数据被篡改或可疑,则会被其他服务器自动拒绝。实际上,这意味着攻击者需要同时入侵多个系统才能在不被发现的情况下更改航班信息,而不是利用单个薄弱的入口点。
NASA团队并未将测试限制在理想条件下。他们在无人机运行期间,故意模拟网络干扰,对区块链网络进行压力测试。根据内部调查结果,即使个别组件受到干扰,系统仍能继续验证并保存准确的数据。
这一结果意义重大,因为航空网络安全传统上侧重于边界防御——阻止入侵者进入。而NASA的方法则假定入侵事件不可避免,并设计系统时确保入侵事件不会导致系统崩溃。
此次实验的时机并非偶然。空域规划人员预计,在送货无人机、紧急救援服务和电动空中出租车的推动下,城市上空的低空交通量将激增。在高空,自主和半自主飞行平台预计也将有所增长。
在这种环境下,集中式控制系统变得越来越脆弱。基于区块链的架构提供了一种替代方案,在这种方案中,信任是持续验证的,而不是想当然的。
除了安全之外,该模型还可以通过创建在整个网络中共享的单一、防篡改的事件记录,简化人类飞行员、自动化系统和监管机构之间的协调。
NASA并未将区块链定位为未来空中交通系统的即插即用解决方案。这项技术在速度、可扩展性和与现有基础设施的集成方面仍面临挑战。然而,实验表明,它有可能成为未来航空网络的核心层。
NASA 的研究并非着眼于网络威胁发生后的被动应对,而是致力于构建本身就具有抗操纵性的空域系统。如果能够不断完善,这种方法将有助于确保随着飞机变得越来越智能、越来越自主,即使在充满敌意的数字环境中,引导飞机运行的数据依然值得信赖。