F F I - F O K U S 4. Fra plattform til nettverk. Illustrasjon: Jan Olav Langseth, FFI

Transkript

1 F F I - F O K U S F o r s v a r s f a g l i g t i d s s k r i f t u t g i t t a v F o r s v a r e t s f o r s k n i n g s i n s t i t u t t n o v e m b e r Fra plattform til nettverk Illustrasjon: Jan Olav Langseth, FFI

2 2 Hvordan styre et nettverksba Dagens forsvar er basert på plattformer. Fremtidens forsvar skal være nettverksbasert. Målet med nettverksbasert forsvar er å oppnå økt stridseffekt. Økt deling av informasjon mellom militære enheter er et sentralt virkemiddel for å oppnå dette. Hvilke utfordringer får vi og hvordan kan de løses? Av forskerne Ole-Erik Hedenstad og Karsten Bråthen, FFI Det Forsvaret vi kjenner, er plattformbasert. Det vil si at det er den enkelte våpenplattformen som er viktig, enten den er på land, på havet eller i luften. I et plattformbasert forsvar er det begrenset situasjonsoversikt. Det er viktig at aktørene på de forskjellige plattformene samordner innsatsen. Men de evner bare å formidle utvalgt informasjon seg imellom. Mange ganger vil informasjonen være utilstrekkelig eller misvisende. Det nettverksbaserte forsvar (NbF) er et operativt konsept, det vil si en idé om hvordan militære operasjoner kan gjennomføres eller løses. Ideen er at vi ved å organisere militære enheter i nettverk, gjør det mulig å gjennomføre militære operasjoner mer effektivt. Forsvaret legger derfor stor vekt på hvordan de militære enhetene skal fungere sammen i nettverket. Informasjonsinfrastruktur NbF handler ikke direkte om teknologi. Men NbF-konseptet er helt avhengig av å ta i bruk moderne informasjons- og kommunikasjonsteknologi for å kople sammen de militære enhetene. Komponenten som sørger for sammenkopling kalles informasjonsinfrastrukturen. Vi forkorter gjerne ordet, og sier infostruktur. En infostruktur er en forutsetning, men langt i fra tilstrekkelig for å operere nettverksbasert. NbF er informasjonsorientert. Nettverksorganisering av militære enheter skaper økt tilgang til informasjon og også økt deling av informasjon enhetene imellom. Nettverksorganiseringen åpner også for nye måter å samarbeide på. Det skaper økt stridseffekt. Informasjonstilgang og deling Infostrukturen tilrettelegger informasjon. Den lar brukere hente den informasjonen de trenger, tilpasset rollen de har og situasjonen de er oppe i. Omstillingen fra et plattformbasert forsvar til nettverksbasert forsvar vil være stor. Den krever både nytt utstyr og nye ferdigheter. For å oppnå NbF må de militære enhetene være koblet sammen i en informasjonsinfrastruktur. De konkrete kravene til en slik struktur er ennå ikke på plass. Men vi vet litt om hvilke egenskaper den bør ha, og hvilke ambisjoner som er nødvendige. Eksperimentell infostruktur i et datalaboratorium. Et p på oppbygging av situasjonsoversikt i informasjonsdomenet.

3 informasjon i 3 sert forsvar Dataprogrammer i infostrukturen setter sammen data fra ulike sensorer og lager en situasjonsoversikt som enheter har tilgang til. En slik situasjonsoversikt gir informasjon om både egne og fiendtlige styrker. Den gir også informasjon om sjefens intensjon og hensikt, om planer, vær, terreng og sivile forhold, blant mye annet. Resultatet blir at enhetene kan få den samme forståelsen av situasjonen. Eksempel på situasjonsoversikt En internasjonal styrke har fått i oppdrag å nekte fiendtlige enheter innpass i et område. Både fartøy, fly og hæravdelinger inngår. Styrken er sammensatt på kort varsel, slik at informasjonstilgang og -deling organiseres der og da. En av hæravdelingene har vært i området en stund. Avdelingen har allerede tilgang til en situasjonsoversikt som gir informasjon om egne og fiendtlige styrker. De andre enhetene får tilgang til situasjonsoversikten via infostrukturen når de ankommer området. En beslutningstaker i styrken trenger informasjon om sivil infrastruktur for å angripe et mål. Sivile tap skal helst unngås. Han spør derfor: Hva finnes i området? Er det for eksempel boliger og sykehus i nærheten av målet? Denne informasjonen får beslutningstakeren tilgang til via infostrukturen, fra en sivil database. Slik blir informasjonstilgangen skreddersydd til behovet de militære enhetene måtte ha. Fra plattform til komponent Tradisjonelt har Forsvaret vært organisert rundt sine våpenplattformer og hæravdelinger. Hvis Forsvaret organiseres i nett, deles den militære organisasjonen i tre typer komponenter: sensor, beslutning og våpen. Mellom disse tre ligger informasjonsinfrastrukturen. Den binder komponentene sammen. Vi kjenner igjen komponentene fra dagens plattformer. De består av en eller flere slike rosjekt ved FFi arbeider med fremtidens infostruktur i et laboratorium. I første omgang legger prosjektet vekt (Foto: FFI)

4 4 komponenter. Men i NbF blir det tette forholdet mellom plattformen og komponenten løsrevet. Plattformene og avdelingene eier ikke lenger komponentene. For eksempel må sensorer og våpen på en plattform eller i en avdeling kunne tilby tjenester utenfor plattformen. Tilsvarende må en avdeling kunne utnytte tjenester som komponenter på andre plattformer tilbyr. Resultatet er økt fleksibilitet. Det oppstår en mulighet for å kunne sette sammen sensorer, beslutningstakere og våpen mer tilpasset de oppgavene som skal løses og den situasjonene man står oppe i. Nye domener I teorien om NbF brukes tre domener. Domenene brukes for å forstå hvordan informasjon påvirker evnen til å gjennomføre militære operasjoner. Vi snakker om det fysiske domenet, informasjonsdomenet og det kognitive domenet. Det fysiske domenet dekker den fysiske virkeligheten. Informasjonsdomenet dekker enkelt sagt det som finnes av informasjon og programmer inne i datamaskiner. Det kognitive domenet er bevisstheten i hodene våre: følelser, meninger og oppfatningen av verden rundt oss. Infostrukturen lager en situasjonsoversikt. Denne oversikten er informasjonsdomenets beskrivelse av virkeligheten. Oversikten vil være mer eller mindre korrekt i forhold til virkeligheten, men i praksis aldri helt korrekt. Situasjonsoversikten eksisterer inne i datamaskinene. Den må over i det kognitive domenet -- hodene på beslutningstakere -- for å gi forståelse av situasjonen. Det kognitive domenet er innført for å vektlegge betydningen av felles situasjonsforståelse for dem som skal samarbeide om en militær operasjon. Situasjonsforståelsen er selve grunnlaget for å ta gode beslutninger. Forståelsen blir bedre og oppnås raskere med lettere tilgang på informasjon, og gjør det lettere å dele den. Det gjør arbeidet lettere og bedre hos de involverte, på tvers av organisatorisk tilhørighet og geografisk plassering. Det nye tankesettet De tre domenene gir en ny måte å betrakte verden på. De gir et nytt tankesett for å utvikle militære kapasiteter. Stridsevne er viktig i alle de tre domene, ikke bare i det fysiske. Det nye informasjonsdomenet vil for eksempel ha egne sensorer og våpen for å gjennomføre informasjonsoperasjoner, såkalte Computer Network Operations (CNO). Eksperimentering står sentralt Forsvaret er i startgropa med å utvikle en infostruktur for NbF. Det finnes gode overordende dokumenter som setter kursen for NbF. Men Forsvaret har fortsatt en jobb å gjøre. Det gjelder å finne riktig ambisjonsnivå for NbF og konkretisere krav til infostrukturens egenskaper. Forsvaret satser blant annet på eksperimentering, for å komme videre i utviklingen av NbF. Et prosjekt ved Forsvarets forskningsinstitutt (FFI) arbeider med fremtidens infostruktur i et laboratorium. I første omgang legger prosjektet vekt på oppbygging av situasjonsoversikt i informasjonsdomenet. Prosjektet har en arbeidsform basert på flere trinn: Første trinn er å konkretisere hvilke egenskaper fremtidens infostruktur bør ha. Andre trinn er å utvikle løsninger for egenskapene og legge dem inn i infostrukturen på laboratoriet. Tredje trinn er å teste ut egenskapene og løsningene. I FFI-prosjektet har vi identifisert flere sentrale egenskaper ved fremtidens infostruktur. La oss her beskrive disse egenskapene, deretter diskutere utfordringer forbundet med å utvikle fremtidens infostruktur. Komponenter i et nett Sensorer bidrar til situasjonsoversikt. Det kan være alt fra radarer og satellittovervåkning til en enkelt soldat som observerer visuelt. Det vil også finnes sensorer i infostrukturen som skaffer informasjon om motstanderens nettverk. Beslutningstakere omfatter alt fra de som bestemmer målet for en militær operasjon til de som beslutter å skyte. Våpen må forstås i vid forstand: De omfatter alle de virkemidlene som gir en ønsket effekt på motstanderen. Våpenkomponenter i NbF inkluderer våpen i infostrukturen for eksempel datavirus som skal ødelegge motstanderens

5 f Organisering av komponenter Fremtidens infostruktur hjelper sensorer, beslutningstakere og våpen med å organisere informasjonsflyten. Det er situasjonen som skal bestemme hvordan komponentene koples sammen og hvordan informasjonen flyter mellom dem. Det er ikke noen forutsetning at organiseringen er planlagt og bestemt lang tid i forveien. En elektronisk oppslagstjeneste vil være nøkkelen for å få til ad hoc-organisering. Gule sider hjelper deg Vi kan sammenlikne en oppslagstjeneste med gule sider. De gule sidene hjelper både produsenter og forbrukere av informasjon. De finner hverandre på de gule sidene. Produsenten kan for eksempel være en sensor. Sensoren bruker oppslagstjenesten for å annonsere hvilken informasjon den tilbyr. Mens forbrukere søker i oppslagstjenesten for å finne ønsket informasjon. Det finnes flere sivile teknologier som har slike oppslagstjenester. Her kan vi nevne teknologier som Web Services, JXTA og Jini. I FFIprosjektet tar vi utgangspunkt i teknologier av denne typen. Vi vurderer hvor godt egnet de er for militær bruk. Å bygge situasjonsoversikt Det ligger store utfordringer i å lage et system for å bygge situasjonsoversikter. Produksjonsnoder i infostrukturen har oppgaven med å bygge situasjonsoversikter. Oppgaven er a k t a verksbasert forsvar nettverk. Det kan også handle om psykologiske våpen for å bryte ned motstanderen vilje. Dette er også våpen i vår definisjon, tillegg til tradisjonelle våpen som raketter og artilleri. Sensorer, beslutningstakere og våpen bindes sammen med en infostruktur. Infostrukturen omfatter både kommunikasjonssystemer og datamaskiner med programmer. Programmene setter for eksempel sammen data fra flere sensorer. Målet er å lage bedre situasjonsoversikter. Dette er også programmer som hjelper beslutningstakere til å ta bedre og raskere beslutninger. fordelt på flere produksjonsnoder, for å minske belastningen på kommunikasjonssystemene. En produksjonsnode samler inn og setter sammen data fra sensorer og andre kilder. Noden samarbeider også med andre produksjonsnoder, slik at ulike situasjonsoversikter samsvarer med hverandre. Dessuten bruker aktørene (sensorer, produksjonsnoder og brukere) oppslagstjenesten for å få til en situasjonstilpasset organisering. La oss illustrere med et eksempel: En gruppe av sensorer er koblet til en produksjonsnode. Nodens oppgave er å lage et situasjonsoversikt over et kystområde. I denne gruppen er det både radarer på fartøyer og på land. Et ubemannet fly, en såkalt Unmanned Aerial Vehicle (UAV), kommer inn i området. Flyet legger en annonse inn i oppslagstjenesten. Annonsen beskriver sensorene som finnes på UAV-en og hvilke data den gir ut. Denne beskrivelsen gir produksjonsnoden et grunnlag for å avgjøre om sensorene skal brukes i produksjonen eller ikke. Sensorene brukes bare dersom de bidrar til å forbedre situasjonsoversikten. En slik situasjonstilpasset organisering er ikke mulig i dag. Skreddersydde bestillinger Infostrukturen skal hjelpe beslutningstakeren til å velge ut de interessante delene av informasjonen. Hva finnes på nettet? Ideen er at beslutningstakeren formulerer en bestilling ved å lage en beskrivelse av eget informasjonsbehov. Når det er gjort, er det infostrukturens oppgave å effektuere bestillingen og få tak i informasjon. Mange av oss har vært ute på Internett og brukt søkemotorer for å finne interessant informasjon. Hvem hadde ikke satt pris på å få full treff på ønsket informasjon ved første forsøk? Den typiske situasjonen er vel heller at Internett-brukeren må gjennom flere runder med søkemotoren for å avgrense søket. Målet er å forenkle og øke hastigheten. Infostrukturen kan automatisere mye av arbeidet. Hvordan effektuere bestillinger Den elektroniske oppslagstjenesten brukes for å effektuere bestillinger. En annonse i oppslagstjenesten inneholder mer enn en adresse til hvor på nettet situasjonsinformasjon finnes. Den inneholder også beskrivelse av informasjonen som annonseres. Oppgaven til infostrukturen er å effektuere en bestilling. Enkelt sagt skal den bla gjennom annonsene for å finne sammenfall med brukerens bestilling. 5

6 6 Ressurskonflikter Det er en stor utfordring å lage et system som håndterer bestillinger. Spesielt vanskelig blir det når bestillingene bare kan effektueres ved at det settes inn nye ressurser. Hva må til når det for eksempel ikke er noen ledige sensorressurser? Tenk deg en situasjon der en bestilling bare kan bli tilfredsstilt ved å bruke én spesiell type UAV, og at flyet allerede har et annet oppdrag. Vi står overfor en ressurskonflikt. Infostrukturen kan tenkes å ha et regelverk for å løse opp i slike konflikter. Ressursstyring i NbF er imidlertid ennå et uavklart område. Videre arbeid er nødvendig. Computer Network Operations Kan hackere manipulere infostrukturen? Dette spørsmålet er ytterst relevant. Tenk deg en fiende som har kapasitet til å utføre informasjonsoperasjoner (Computer Network Operations). De som utfører slike operasjoner kan sammenliknes med hackere. De vil prøve å finne svakheter i infostrukturen. En hacker kan angripe programvaren i datamaskinene, for å få satt den ut av drift. Det vil være vel så effektivt som fysisk ødeleggelse. Beskyttelse som utfordring En av de virkelig store utfordringene er derfor beskyttelse av infostrukturen. I et NbF med en felles infostruktur vil utfordringene være større enn tidligere. Sikkerhetsmekanismer, som kryptering, må brukes for å beskytte mot enkelte av hacker-truslene. Krypto må også benyttes for å hindre at utenforstående får innsyn i gradert informasjon. Andre mekanismer må også på plass, for å motstå overbelastninger, feil og ødeleggelser. Samme informasjon må eksempelvis lagres mer enn ett sted. Fri flyt av informasjon Skeptikere hevder at det ikke er mulig å realisere et nettverksbasert forsvar i praksis. Påstanden er at NbF vil gi ukontrollert flyt av informasjon: Trafikken blir så stor at kommunikasjonssystemene mettes. NbF er jo nettopp et informasjonsorientert konsept som oppfordrer til deling av informasjon. En mulig løsning er å etablere et regelverk som bestemmer hvem som får gjøre hva på nettet. En spesiell programvare i infostrukturen må til for å håndheve dette regelverket, et slags nett-politi. Kompleksitet og mangfold Mange teknologier vil inngå i infostrukturen. Infostrukturen består dessuten av en blanding. Vi har de gamle, arvede systemene fra dagens forsvar, og nye tekniske komponenter som er utviklet med tanke på NbF. Den teknologiske utviklingen vil fortsette. Nye komponenter i dag vil bli arv i fremtiden. Hvordan håndterer vi mangfoldet og kompleksiteten? En arkitekturbasert tilnærming der vi deler infostrukturen opp i flere lag vil hjelpe. Mangfoldig infrastruktur Kommunikasjonsinfrastrukturen befinner seg nederst. For NbF vil Forsvaret trenge mer Infostrukturen Informasjonsinfrastrukturen er en felles ressurs. Den deles av mange og gjør det mulig å dele informasjon. Den er nødvendig for å få til et nettverksbasert forsvar, på samme måte som vei-infrastruktur er nødvendig for å få til gode transportløsninger.

7 f mobile kommunikasjonsnettverk. Disse nettverkene må ha større kapasitet enn i dag, spesielt der radio må brukes. Samband i et nettverksbasert forsvar er tema for neste utgave av FFI-FOKUS (5/03). Forsvaret vil også i fremtiden ha mange typer kommunikasjonsnettverk. Hvert av dem vil ha en teknologi som er tilpasset kommunikasjonsmediet som brukes. Det trengs et lag som integrerer de ulike kommunikasjonsnettverkene med sine spesielle teknologier. Laget gir gjennomgående kommunikasjonstjenester på tvers av dem. Internett protokollen (IP) er sentral i et slikt lag. a k t a Taktiske datalinker Det er en klar fordel å ha et eget lag som håndterer nettverksintegrasjon: Da vil infostrukturen kunne innlemme nye kommunikasjonsløsninger. I dag står Forsvaret foran anskaffelse av taktiske datalinker som Link 16. Link 16 utnytter tilgjengelig båndbredde effektivt. Den vil være et viktig bidrag til å kunne operere nettverksbasert spesielt i en koalisjon. Men systemet har ikke et eget lag for nettverksintegrasjon. Det må derfor lages spesialløsninger for å integrere Link 16 med andre kommunikasjonsløsninger i infostrukturen. Lag i tjenesteinfrastrukturen Det er tre hoveddeler i tjenesteinfrastrukturen. Øverst er dataprogrammer som brukeren benytter. Det kan være presentasjon av situasjonsoversikt, eller for eksempel simulering av alternative planer. 7 Infostrukturen kopler sammen beslutningstakere, sensorer og våpen. Infostruktur samler inn, prosesserer, lagrer og distribuerer informasjon etter komponentenes behov. To komponenter Infostrukturen omfatter både informasjons- og kommunikasjonsteknologi. Den består av to hovedkomponenter. På toppen ligger tjenesteinfrastrukturen som gjør tjenestene tilgjengelig for brukere over nettet. I bunnen ligger kommunikasjonsinfrastrukturen som sørger for formidling av lyd, bilde, video og data. Tjenesteinfrastruktur I tjenesteinfrastrukturen har datasystemene en sentral plass. Systemene gir brukerne ulike tjenester, på samme måte som Internett tilbyr forskjellige tjenester. Internett gir for eksempel tilgang til avisenes nettsider. Andre eksempler er nettbank og reisebyråtjenester. Kommunikasjonsnett for mobiltelefoni er et eksempel på hva som ligger i kommunikasjonsinfrastrukturen. Infostrukturen gjør det mulig med samvirke mellom alle aktører i Forsvarets militære organisasjon. Den sørger også for samvirke med allierte styrker og offentlige etater. Informasjonslaget i midten definerer informasjonen som dataprogrammene bruker. Dette laget gjør at betydningen av informasjonen er den samme over alt. Laget er nødvendig fordi dataprogrammene vil utvikles og vedlikeholdes innenfor flere prosjekter, ikke bare ett. Ikke minst er det viktig for å kunne utveksle informasjon med allierte styrker. Det nederste laget distribuerer informasjon. Det gir tilgang til tjenester over tjenesteinfrastrukturen. Her er det en voldsom teknisk utvikling. Nye tekniske løsninger vil lettere kunne tas i bruk når det er et eget lag som håndterer distribusjon og teknologi. Lagene over kan dermed gjøres mer teknologiuavhengige. En eksperimentell infostruktur FFI utvikler en eksperimentell infostruktur, med flere av de egenskapene som er gjennomgått ovenfor. Den eksperimentelle infostrukturen skal gjøre følgende: Den skal dekke oppbyggingen av situasjonsoversikt i en styrke, med deltakere fra alle de tre forsvarsgrenene. Utgangspunktet er at organiseringen skjer uten forhåndsplanlegging. I første omgang vil vi foreta demonstrasjoner på laboratoriet på FFI. Deretter vil den bli flyttet over i NbF Battle Lab, der vi kan gjennomføre både tekniske og operativt rettede eksperimenter. Både stasjonære og mobile aktører skal kunne kople seg til infostrukturen. Fellesoperativt hovedkvarter ved Stavanger er et eksempel på en stasjonær avdeling. Fly og skip er eksempler på mobile enheter.

8 ARTIKKELFORFATTERE FFI-FOKUS nr 4 nov 2003 design FFI - trykk PDC Tangen opplag 4000 ISSN REFERANSER David S. Alberts, John J. Garstka, Frederick P. Stein, Network Centric Warfare. Developing and Leveraging Information Superiority, 2nd Edition (Revised), CCRP Publication Series, David S Alberts, John J. Garstka, Richard E. Hayes, David A. Signori, Understanding Information Age Warfare, CCRP Publication Series, August Forsvarssjefens militærfaglige utredning 2003, Konsept for nettverksbasert anvendelse av militærmakt. Grunnlag, september fo/mfu/start/delut/. Forsker Ole- Erik Hedenstad (f. 1956) er sivilingeniør fra datalinjen NTH (1980) og ansatt ved Forsvarets forskningsinstitutt siden Han er prosjektleder ved avdeling for elektronikk, for et prosjekt med formål å bidra til utformingen av informasjonsinfrastrukturen for Nettverksbasert forsvar. Karsten Bråthen (f. 1956) er sivilingeniør i teknisk kybernetikk fra NTH (1979). Han har vært ansatt ved Forsvarets forskningsinstitutt siden 1981 og er forsker ved avdeling for elektronikk. Forskningsområdene hans er ledelsessystemer, simuleringteknologi og menneske-system-teknikk. Han har deltatt i arbeidsgruppen i Forsvaret som utarbeidet Konsept for nettverksbasert anvendelse av militærmakt. KONTAKTINFORMASJON Forsvarets forskningsinstitutt Postboks 25, 2027 Kjeller E-post: ffi@ffi.no Telefon: Militært nummer FFIs internettside: E-post til Fokus: fokus@ffi.no