AIS欺骗性干扰分析及对策研究

ais欺骗性干扰分析及对策研究

作者：沈志江 姚高乐 聂凯

来源：《航海》2020年第01期

摘要：AIS作为一种海上通信手段，被广泛地应用于船一船和船一岸间船舶信息的交换、

监测和识别。由于AIS系统本身的脆弱性造成其极易受到欺骗性干扰，近年来，层出不穷干扰

事件已经影响AIS各项应用的开展，系统的正常运行也受到了严重威胁。本文分析了现有AIS

系统受欺骗性报文干扰的成因、作用机制和危害，并在论文结尾提供了解决当前问题的初步对

策。

关键词：船舶自动识别系统;干扰

0 引言

AIS，即通用船舶自动识别系统（Universal Automaticldentification System），是一种实现

船舶身份远程识别，航行状态动态监控，航讯息即时传递的综合性导航系统和设备。其通过工

作在VHF海上通汛频段的船载台，向其他船只和沿岸台站发送诸如船舶识別码、位置、方

向、船长、船宽、类型、吃水以及货物类型等动、静态信息，从而实现船—船，船一岸之间的

数据传递与信息交换，促进航行安全，提高航运交通效率。

然而，由于AIS自身设汁的局限，导致其易被非法报文所干扰，欺骗性干扰利用AIS系统

公开广播的特性，在AIS协议框架内播发虚假的报文信息和伪造的控制命令，从而影响甚至破

坏AIS系统的正常运作。随着我国沿海AIS网络系统的建设完善，AIS欺骗性干扰问题已逐步

成为AIS管理部门所面临的首要问题。

网络系统面对欺骗性报文干扰的脆弱性

出于降低系统复杂度、充分利用信道带宽和便于在全球范围内推广的考虑，AIS系统协议

在制定之初就缺乏系统安全的考量。随着AIS系统的应用推广，其安全性问题正在逐步暴露出

来：

（1）AIS是一个开放式广播系统，所有船台和基站发射的报文都是公开广播的，攻击者

很容易对目标节点进行干扰。

（2） AIS是一个不加密系统，所有AIS设备都可以接收和解码AIS信息，也可以编码伪

造的AIS报文。

（3） AIS节点的接入不需要用户鉴权，任何AIS设备都可以任意发射AIS报文，对接收

设备来说所有的报文都被认为是合法的，完全缺乏欺骗性报文的鉴别机制。

（4） AIS作为一个去中心化的自组织通信系统，在协议里又规定了AIS基站对整个AIS

链路的管理功能，拥有改变网络节点通信参数的权限，而AIS系统对基站的链路管理同样没有

任何鉴别机制。

欺骗性报文于扰作用机制和危害

根据ITU-l371国际标注，AIS报文总共27种，各类台站设备使用不同的报文完成相关信

息交互。不同类型的AIS欺骗性报文对AIS系统的影响和危害也是各不相同的。

（1）干扰AIS船舶动静态信息报告。包括l、2、3、5、18、19、24号报文，欺骗性报文

可凭空生成不存在的或错误的船舶位置报告和静态信息报告，干扰船舶识别、避碰和交管对船

舶交通的指挥。

（2）干扰二进制及安全相关信息报文。包括6、7、8、12、l3、l4、25号报文，欺骗性报

文可干扰正常的船一船、岸一船通信，传递虚假的基于AIS二进制报文传输的气象、水文、航

警等信息，也有可能夺取航标遥测遥控系统的控制权。

（3）助航设备报告。干扰源可通过发射2l号报文传输虚假的助航设备信息，欺骗船舶的

ECDIS设备显示不存在的AIS航标，造成船舶导航混乱，直接威胁航行安全。

（4） AIS链路管理报文。由于AIS链路管理报文拥有对AIS网络管理的最高权限，欺骗

性的AIS链路管理报文可对AIS系统造成最致命的危害。AIS链路管理报文包括16、20、

22、23号4种类型。16号指配模式命令报文用于指定AIS船台的发射间隔，可以强制船舶由

默认的自主连续模式进入指配模式，使用报文指定的发射间隔进行运作。20号报文可以预留

时隙给特定的AIS设备使用，其他船台在会主动避开这些被固定的时隙。22、23号报文可以

改变某一区域内船舶VHF数据链路参数，包括AIS船台信号的发射频率、发射/接收模式、发

射功率、信道带宽等。欺骗性的链路管理报文的不但会干扰AIS系统的运行，甚至可以轻易使

其覆盖范围内的整个AIS网络瘫痪，这种情况下船舶识别、避碰和交通指挥均无从淡起。

3 AIS网络受欺骗性报文干扰的现状

北海航海保障中心自2016年起开始关注AIS欺骗性报文干扰的问题，并逐步投入技术力

量进行持续监测。两年来的持续监测和研究发现，中国沿海的AIS欺骗性报文干扰问题严重，

已经给AIS系统的正常运行造成威胁。

通过对报文的分析发现，目前，中国AIS系统中充斥着大量22号报文。其中有一部分是

人为测试基站信道管理的试验，另一部分可能为系统问题造成的随机播发，同时也不能排除有

人进行恶意干扰的情况。这些报文以改变AIS发射信道，将AIS船台发射机切换至低功率为

主，这意味着这些未经许可播发的22号报文已经给沿海AIS系统的安全稳定带来了影响，特

别是那些功能齐全、完全按ITUl371标准执行的船站，很可能在收到这些报文后切换工作频率

和降低发射功率，从而失去和周围船舶的通信，同时也将不再被AIS岸基系统所监视和引导。

在实际的AIS系统管理中也遇到了AIS系统受到外界报文欺骗造成AIS网络工作异常的

事件。AIS管理部门曾接到大连VTS中心报告，反馈其辖区船舶AIS信号有规则丢失的现

象。通过对同期数据的分析，发现多艘AIS信号异常的船舶在长达一周的时间内信号消失和出

现的点均精确的在38°09.00'N的纬线上，这与22号报文的矩形作用区域吻合，也和该报文具

备作用区域记忆功能一致，见图l。

AIS20号报文存在异常现象也普遍存在，在2016年底在青岛团岛附近区域长期存在一个

MMSI为2859303的黑基站，每分钟固定预约112个时隙，使该区域AISA信道时隙占用率提

升了5%，对AIS系统的正常运行带来了冲击，见图2。

在监测到的所有的AIS欺骗性报文干扰事件中，AIS船舶动静态信息干扰出现的最多，大

规模的干扰也时有发生。如图2所示，叼龙咀AIS基站在2017年多次受到虚假AIS船舶信号

的干扰，在上百公里的尺度上出现大量的虚假船舶。

4 应对欺骗性报文的对策

通过使用AIS设备发送虚假信息或非法对海上航行的船舶发送指令，使船舶的AIS自动识

别功能失效，是危害公共安全的严重违法行為，给船舶航行安全带来极大的隐患。必须采取相

应的应对措施。

（1）明确AIS基站为航标。将AIS基站以无线电导航设施纳入航标条例的调整范畴，按

照航标设置审批流程报部统一审批。由交通运输部海事局协调部无线电委员会将航标审批决定

书作为申请电台执照的前置条件。

（2）由交通运输部发文要求非海事系统单位停止新建AIS基站，如需AIS数据由海事局

提供。

（3）开展AIS船台专项检查，并组织对不合规的AIS设备进行调查和清理。

（4）开展AIS信道监控，实现AIS欺骗性报文干扰监控和预警。

（5）向ITU建议在下一版本的AIS技术标准中进行改进

①限制AIS基站的控制权限，锁定AIS一个信道的频率，以避免AIS系统在遭受恶意干

扰时所面临的完全瘫痪的风险。

②加入信道资源紧张情况下强制复用固定时隙的机制。

此外在制定甚高频数字交换系统VDES标准之初，就应考虑加入信道管理的鉴权机制，避

免当前AIS所面临的风险。

5 结衷语

北海航海保障中心已经开始着手应对AIS欺骗性报文的影响，现已实现对AIS网络系统危

害最大的AIS链路管理报文的干扰监控和预警，能在干扰事件发生后对干扰源的大致位置进行

定位，并发送回滚报文对抗干扰报文的影响。对其余类型干扰和AIS系统节点合规性的检测功

能也正在开发过程中，系统部署后将使AIS网络初步具备应对外界干扰的能力。当然，技术手

段只能是一种被动应对干扰的方式，要从根本上解决AIS系统在干扰面前的脆弱性问题，还需

要从标准的源头和法律法规对AIS设备规范上寻求问题的解决方案。

参考文献

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[ 2017] 131号【2].2017.

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