新しい技術が戦い方を大きく変えていることはMILTERMでの様々な文献を紹介する中で触れてきた。デジタル化の進展、すなわちソフトウェア技術の進展は、電子戦においても電磁スペクトラムに関するデバイスの能力の向上に焦点を置いていた時代から、大きく変わってきている。周波数ホッピング技術は、相手からの周波数探知やそれに伴う妨害に強いとされてきたが、それは過去のこととなりつつあるということを、「European Security & Defence」の記事が示している。そして、量子暗号の技術の必要性も戦術レベルの世界で必要とされてきていることを認識できる。（軍治）

破って、そして入り込む

Breaking and Entering

Thomas Withington

European Security & Defence 5/2024

トーマス・ウィジントン（Thomas Withington）はフランスを拠点とする独立系の電子戦、レーダー、軍事通信のスペシャリスト。

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レガシー戦術通信波形は、新たな脅威が地平線上に潜む一方で、攻撃的な電子戦に直面してもなお、その価値を証明している。

写真はL3Harris社のRF-7850 Falcon IIIファミリー無線機。ウクライナは同ファミリーのRF-7850M-HHを使用しており、ウクライナのユーザーはその優れた周波数ホッピング能力と電子的対抗手段への耐性に注目している。しかし、ロシアの電子戦専門家は、そのアプローチを進化させ続けている。 写真：L3Harris社

「毎秒100ホップ以下の通信はすべて妨害される」とは、本誌記者が最近出席したある会議での戦術通信専門家の見解である。議論されていたのは、通信妨害（COMJAM）システムに対する陸上部隊の戦術無線の脆弱性だった。このような脆弱性がどこで観測されたかは想像に難くない。結局のところ、ヨーロッパでは現在、大規模な従来型の戦争が1度だけ起きている。

第一次世界大戦中に無線通信が怒りにまかせて使われ始めて以来、無線通信の確保は長い間、軍の関心事だった。周波数ホッピングは、赤軍が無線通信を妨害する機会を減らすことを狙いとした、試行錯誤された技法のひとつである。

周波数ホッピング・スペクトラム拡散（FHSS）技術は、エレガントでシンプルな原理を使っている。AとBの2台の無線機が560MHzの周波数で互いに通信しているとする。この2つの無線機が、使用している周波数を560MHzから決して変えないとしよう。もし悪者がAとBの交信範囲内にいて、彼らの無線を560MHzに合わせれば、交信を聞くことができるだろう。

悪者には2つの選択肢がある。トラフィックを聞き、それを通信インテリジェンス（COMINT）として利用することだ。もちろん、無線機AとBは音声トラフィックではなく、ゼロと1のデータを伝送しているかもしれない。赤部隊の盗聴者は、このデータを解読して利用しようとすることもできる。あるいは、赤部隊は妨害装置を560MHzの周波数にチューニングし、通信トラフィックを掻き乱し、電子妨害を送信することもできる。

無線機AとBが使用する周波数が変化し続け、特定の周波数帯域幅の中で、1秒間に何百回、何千回と変化したとする。この2つの無線機は、560MHzの固定周波数を使うのではなく、100キロヘルツの帯域幅に送信を広げている。つまり、無線機AとBは560.0MHzから560.1MHzの帯域幅を持ち、その中で送信を動かし続けることができる。

無線機の巧みな処理は、トラフィックの周波数を変え続け、それを波長帯に広げる。この変更は1秒間に数千回行われる。ある瞬間、トラフィックは560.083MHzの周波数を使い、次の瞬間には560.012MHzの周波数を使う。傍目には、次に使用される周波数を知る術はない。無線機AとBだけが、周波数ホッピング方式を規定するソフトウェアを搭載しているため、これを判断できる。このソフトウェアはまた、異なる周波数で到着するトラフィックを、どのように一貫した音声やデータに組み立てるかを無線機に指示する。

ひたすらホッピングする

周波数ホッピング・スペクトラム拡散（FHSS）の利点は、周波数が変化するたびに、スペクトラム上に一瞬現れる無線周波数（RF）エネルギーの微小な斑点にすぎないということだ。これは、通信インテリジェンス（COMINT）や通信妨害（COMJAM）に利用するにはほとんど不十分である。たとえ赤軍が特定の周波数を妨害したとしても、マイクロ秒後には送信はまったく別の周波数に移ってしまい、妨害の効果はなくなってしまう。

盗聴は忘れよう。トラフィックを再アセンブルする方法を詳述したソフトウェア・キーを持っていない限り、これはすべて電磁的な意味不明（gibberish）なものになる。どう考えても、周波数ホッピング・スペクトラム拡散（FHSS）は「もぐらたたき」のアーケード・ゲームに相当する電磁波だ。ゴムのモグラが一瞬現れたときに木槌で叩くことはできるが、モグラが次にどこに現れるかは予想できない。

会議出席者の発言にあるように、ある種の周波数ホッピング・スペクトラム拡散（FHSS）技術は通信妨害（COMJAM）に対してますます脆弱になってきている。この脆弱性は、コンピューティングの進歩に少なからず助けられている。現代の電子戦（EW）システム、特に無線スペクトラムの一部の挙動を継続的に監視・分析する電子支援手段（ESM）は、パターンを認識することができる。周波数ホッピング・スペクトラム拡散（FHSS）は疑似ランダムである。

これが実際に意味するのは、傍目には、無数の周波数に広がる小さな無線種端数（RF）エネルギーのスポットが、まったくランダムに見えるということだ。しかし、ホッピングは周波数ホッピング・スペクトラム拡散（FHSS）ソフトウェアによる複雑な数学的計算の結果なので、そうではない。今日の電子支援手段（ESM）は、特定の波長帯を監視し、何が起こっているかを認識するようにプログラムすることができる。30MHzから6GHzの周波数は、軍事用の超/超高周波（V/UHF）通信に日常的に使用されている。

このスクリーンショットは、周波数ホッピングがどのように行われるかを示している。写真中央の周波数スケールの下に示された長方形は、それぞれ1ホップの伝送を表している。 写真：WITest社

560.0MHzから560.1MHzの波長帯に広がる周波数ホッピング・スペクトラム拡散（FHSS）技術を使った無線機AとBの例に戻ろう。これらの周波数の両側の10kHzの帯域にトラフィックがないとする。電子支援手段（ESM）はこれをおかしいと判断し、ホップ・パターンがランダムな周波数を移動しているものの、1秒間に同じような時間で規則的に変化していると判断する。パターン認識により、電子支援手段（ESM）はこの560.0MHzから560.1MHzのチャネルが周波数ホッピング・スペクトラム拡散（FHSS）トラフィックに使用されていると判断することができる。

ホップ・パターンを決定しても、通信インテリジェンス（COMINT）の幹部がそれを利用するためにトラフィックをハックするのに役立つとは限らない。周波数ホッピング・スペクトラム拡散（FHSS）のソフトウェア・キーに関しても同じ問題が残っている。それでも、通信妨害（COMJAM）の同志が通信を妨害するのに役立つ可能性はある。560.0MHzから560.1MHzの波帯をカバーする強力な妨害信号を放てば、チャンネルと無線機間のリンクを効果的に消し去ることができる。

進化する電子支援手段（ESM）技術に対する周波数ホッピング・スペクトラム拡散（FHSS）無線通信の脆弱性は懸念材料である。米国と同盟国の陸上部隊は、シングルチャンネル地上および空中無線システム（Single Channel Ground and Airborne Radio System ：SINCGARS）の熱心なユーザーである。シングルチャンネル地上および空中無線システム（SINCGARS）は1991年の砂漠の嵐作戦（Operation Desert Storm）で米軍にデビューし、米軍主導によるイラク支配からのクウェート解放時に地上戦術通信を支援した。シングルチャンネル地上および空中無線システム（SINCGARS）の無線波形は、少なくとも毎秒100ホップの速度で周波数ホッピング通信を行うことができる。このようなホップ・レートは、シングルチャンネル地上および空中無線システム（SINCGARS）の周波数ホッピング・スペクトラム拡散（FHSS）トラフィックを認識することができる通信インテリジェンス（COMINT）電子支援手段（ESM）に対して無線を脆弱にする可能性がある。

シングルチャンネル地上および空中無線システム（SINCGARS）無線機は、ロシアがウクライナのドンバスとクリミアに最初の侵攻を行ったのと同じ年である2014年以来、アメリカからウクライナ軍に供給されている。シングルチャンネル地上および空中無線システム（SINCGARS）の波形は、ロシアの陸上部隊の戦術電子戦（EW）システムによる決定的な妨害に直面しても、その性能を十分に発揮している。

米陸軍は2017年にシングルチャンネル地上および空中無線システム（SINCGARS）波形の近代化を開始した。L3Harrisの地上高保証無線ポートフォリオ担当ディレクターのブライアン・ウェニンク（Brian Wenink）と、同社のソフトウェア・アプリケーションおよび波形担当シニア・プロダクト・マネージャーのロバート・マリウズ（Robert Mariuz）は、「まだ波形には寿命がある」と述べ、「米陸軍は、戦闘ネット無線機のシングルチャンネル地上および空中無線システム（SINCGARS）ハードウェアとソフトウェアを進化させ続けている。シングルチャンネル地上および空中無線システム（SINCGARS）は手頃な価格で、広く普及しているソリューションである」と付け加えた。

このアップグレードにより、波形の通信保全（COMSEC）と伝送保全（TRANSEC）が向上した。このアップグレードによって波形の周波数ホッピング・スペクトラム拡散（FHSS）性能も向上したかどうかは不明である。シングルチャンネル地上および空中無線システム（SINCGARS）は時の試練に耐えてきたが、NATOレベルではSATURN波形を構成するその最終的な後継に考えが向けられている。

SINCGARSと同様、SATURNはやや扱いにくい頭字語で、NATOのための第2世代対妨害戦術超高周波無線（Second-Generation Anti-Jam Tactical Ultra High Frequency Radio for NATO）と訳される。波形は225MHzから400MHzの周波数で送信可能である。第2世代対妨害戦術超高周波無線（SATURN）のホップ・レートに関する詳細はまだ機密扱いだが、シングルチャンネル地上および空中無線システム（SINCGARS）に比べて大幅に改善される可能性が高い。第2世代対妨害戦術超高周波無線（SATURN）は現在NATO全体に導入されている。

SINCGARS戦術無線システムは、設計が1980年代にさかのぼるにもかかわらず、現在もNATOで広く使用されており、ロシアの電子戦のターゲットにされているにもかかわらず、ウクライナで好成績を収めている。SINCGARSは、この10年の終わりまで定期的に使用されると予想されている。 写真：米陸軍

第2世代対妨害戦術超高周波無線（SATURN）とシングルチャンネル地上および空中無線システム（SINCGARS）は、相互運用性を確保するため、しばらくの間は同時に運用される。NATOはまたHavequick-I/IIとして知られる225MHzから400MHzの周波数を使用するレガシー波形を地対空／空対地通信に使用している。珍しいことにHavequickは頭字語ではないようで、この波形はSINCGARSより古く、1980年に米軍で最初に導入された。公開情報によれば、Havequick-I/IIは毎秒100ホップを超えるホップ・レートを持つ。

「SINCGARSとHavequick-I/IIはレガシーな周波数ホッピング波形です」と、CR14社の最高経営責任者であり、元エストニア陸軍の信号専門家であるシルバー・アンドレ（Silver Andre）は言う。アンドレ（Andre）にとって、これらの波形の周波数ホッピング・スペクトラム拡散（FHSS）の特性は、「傍受や妨害に対するある程度の安全性をいまだに提供している。しかし、潜在的な敵対者がより洗練された電子戦能力を開発するにつれて、その寿命は短くなりつつある」。これらの電子戦（EW）能力には、前述の「より高速で強力な信号処理ツール」が含まれ、「これらの古いシステムの脆弱性を突くことができる」。

脅威

上述した電子戦能力の進展と並んで、敵対者がサイバー攻撃を通じて周波数ホッピング・スペクトラム拡散（FHSS）のような通信保全と伝送保全（COMSEC/TRANSEC）能力に対抗する能力も脅威である。周波数ホッピング技術は基本的にソフトウェアベースであるため、敵対的なサイバー攻撃に弱い可能性がある。アンドレ（Andre）は、サイバー技術は「暗号化通信に使用されるソフトウェアやハードウェアの脆弱性を突くことができる」と警告している。もしハッカーが、戦術通信ネットワークで使用されている周波数ホッピング方式を管理するソフトウェアを入手することに成功すれば、セキュリティを脅かす可能性がある。

NATOのSATURN戦術通信波形は、今後5年から10年の間にSINCGARSとHavequick-I/IIの両方を置き換える運命にある。SATURNは以前のものと同様に狭帯域の波形であるが、能力と安全性において一歩進んだ変化をもたらす。 写真：Thales社

量子コンピューティングも潜在的な脅威となる可能性があるとアンドレ（Andre）は強調する。この記事では、量子コンピューターが通信保全と伝送保全（COMSEC/TRANSEC）プロトコルをどのように攻撃できるかという技術的側面に踏み込むには十分なスペースがない。覚えておくべき重要な事実は、量子コンピューターが暗号化の数学に取り組むことができる猛烈なスピードである。

今日の従来のコンピューターの計算速度でさえ、このような技術とは比較にならない。「まだ開発途上ではあるが、量子コンピュータは従来の暗号化手法にとって理論的な脅威であり、時代遅れになる可能性がある」とアンドレ（Andre）は警告している。こうした懸念は、マリウズ（Mariuz）とウェニンク（Wenink）も共有している。「量子コンピューティングは、その規模が懸念を引き起こしかねないところまで来ている。

米国の科学と産業のイノベーションを促進する米国標準技術研究所（NIST）は、暗号化に対する量子コンピューティングの脅威に関するアルゴリズム標準の草案を発表した。「量子コンピューティングがもたらすかもしれない挑戦に備え、準備が整っていることを確認するために、水面下では多くの作業が行われています」と彼らは付け加えた。

緩和策

これは、人工知能（AI）が可能にする電子戦（EW）やサイバー戦と並んで、量子コンピューティングのような進歩が、現在の通信保全と伝送保全（COMSEC/TRANSEC）のアプローチを無効にすると言っているわけではない。これらの脅威を排除することはできないにしても、軽減するための対策を講じることは可能である。とはいえ、すべての危険に対処できる「銀の弾丸（silver bullet）」は存在しないことに注意することが重要である。多くの場合そうであるように、重層的なアプローチが答えである。「電子戦の動的な本質は、適応性と柔軟性のある通信システムを必要とする。

電子戦（EW）は決して静的なものではなく、それに対する対応もまた静的であるべきではない。「敵対者は従来の戦術とサイバー戦術を組み合わせてくるため、全体的なセキュリティ・アプローチが必要になる」。L3Harrisは、「ここ数年、通信と伝送のセキュリティを総合的にとらえるようになった」とマリウズ（Mariuz）とウェニンク（Wenink）は指摘し、次のように説明する。「我々は情報保証（information assurance）に重点を置いています。重要なことは、暗号化されていない脆弱性が存在する可能性があるということです。我々が見ていることの多くは、無線機が適切に初期化されているかどうかです。暗号化キーはどのように無線機にロードされるのか？データはどのように保存されているのか？」

量子コンピューティングが脅威をもたらすのと同様に、量子鍵配布（QKD）は通信保全（COMSEC）と伝送保全（TRANSEC）を保護するための潜在的な解決策を提供する。繰り返しになるが、量子鍵配布（QKD）の仕組みの詳細については、別の記事が必要であろう。大まかに言えば、量子鍵配布（QKD）のアプローチでは量子ビットを使用する。データの基本単位であるビットが0か1かの2値状態であるのに対し、量子ビットはその両方になり得る。量子ビットの生成には通常、光子が用いられる。

量子ビットの有用な点は、この方法で保護されたトラフィックを観測したり妨害しようとすると、量子ビットの脆弱な量子状態が崩れてゼロか1のどちらかになってしまうため、すぐに明らかになることである。とはいえ、アンドレ（Andre）は、通信保全と伝送保全（COMSEC/TRANSEC）に量子のアプローチを採用することについては、少なくともこれらの技術が発展途上であることから注意を促している。「量子通信には新しいインフラが必要だが、それはまだ広く普及していない」。

一方で、「量子暗号を既存のシステムに統合（一体化）するには、大きな課題がある」という。アンドレ（Andre）は要約して、「戦場トラフィックのための量子暗号化は、日常的な展開にはまだ何年もかかる。研究・開発は進んでいるが、戦術的な軍事通信への実用的な普及は、現在の技術的・ロジスティックなハードルを克服することを条件として、10年以上先のことになりそうだ」と指摘した。

量子コンピューティングは、戦術通信の通信保全と伝送保全（COMSEC/TRANSEC）を改善し、通信の解読を助ける重要な技術として期待されている。しかし、この技術はまだ初期段階にある。 写真：IBM社

戦術通信トラフィックを保護するために、このような洗練されたアプローチを採用することには、もう一つ、より平凡な潜在的な制約がある。「より高度な波形や暗号化方式への移行は進行中だが、そのペースは予算の制約、相互運用性の必要性、既存の通信システムのライフサイクルに左右される」とアンドレ（Andre）は言う。

しかし、シングルチャンネル地上および空中無線システム（SINCGARS）とHavequick-I/IIを見捨てるのはまだ早い。「SINCGARSは今後も大いに使われるでしょう」とマリウズ（Mariuz）とウェニンク（Wenink）は言う。アンドレ（Andre）もこれに同意し、こう付け加えた。「これらのレガシー波形は、より安全な技術に徐々に取って代わられながら、あと10年かそこらは現役であり続けると予想するのが妥当だ」。