机载互联网接入：工作原理

那些经常坐飞机的人到底最不能忍受飞机上的什么事情，对此我们感到非常好奇。对于那些上网成瘾的人而言坐飞机更是一种折磨。你完全可以想象这样一个”噩梦般”的场景：在几个小时的飞行时间里，你既不能习惯性地浏览Facebook，也不能登陆Instagram发照片–尤其是窗外的景色是如此壮丽，让你忍不住想一一记录下来。但重点是，你可以任意拍下这些景色却无法将照片发到网上。对于那些不能忍受坐飞机时无法上网的人来说，机载Wi-Fi互联网接入功能可谓解决了他们的难题。 从用户的角度来看，这看似很容易解决：只需设一个Wi-Fi热点（或速度稍慢的蜂窝网络基站），就能轻松登陆、连接，然后…畅游网络！这么说并没有错– 但从这个角度看，其中的概念被过分简单化了：只需在飞机上装一台路由器，也不需要什么复杂的技术。然而，主要的工作是建造一个户外连接通道，从而能与飞行中的热点进行连接。 基本上来说有两种方法可以实现。第一种方法是ATG技术，或被称为”空对地”。该方法的前提条件是在地面上建造带有上行天线的基站，使空中飞行的飞机能够相连。 该工作原理与蜂窝网络的运行原理一致，但飞行中的飞机好比是一台巨大的3G路由器，需要反复无缝连接由一座又一座的基站发射出的网络信号，且需要不停切换以及获得蜂窝网络其它必要的”令牌”。由于频率的差异，你的手机无法在飞机上连接到蜂窝网络，但这毫无必要。然而在飞机上，网络会自动转到LTE微蜂窝网络，这也是目前移动技术的发展趋势。 使用这一方法优势颇多。首先，完全可以通过现有服务供应商来使用现有蜂窝网络基础设施。在建有基站的区域，有足够的网络空间可借给飞机使用。由于已铺设了回传站点光纤，因此可以非常快地在全国范围部署网络–这对于美国或俄罗斯这样的大国可谓是好消息。 俄罗斯正在积极推广这类的项目。然而，由于相对较低的手机普及率，在盈利性上将打上一个大大的问号。美国已开始使用这一方法。利用160 CDMA2000基站的全球范围Aircell网络（又称GoGo）已部署到位，每架飞机可提供的网络速度最高可达10 Mbps。而AT&T方面也将推出另一种基于LTE的ATG网络。 当然，ATG网络基站建造间距并不用像普通蜂窝网络基站那样紧密：由于空中没有障碍物因此不会减弱无线电信号以及几乎可忽略的几何构造问题，这都有助于使基站在民航飞机的飞行高度覆盖更大的网络范围（每座基站最高覆盖范围可达100平方公里）。 另一个优点是飞行航线均为事先设计好的，这也能让机载网络功能变得更加容易实现。飞机总是沿着特定路标之间的已知航空走廊飞行；因此没有必要持续覆盖整个区域，因此只需特定几台路由器即可实现连接。 但”空对地”连接还有一个问题：当在水面上空飞行时网络无法连接，这意味着在所有的越洋飞行（这时候更需要连入互联网）时都无法连接网络。但依然还有一个解决方案，即被称为”卫星连接”。 这可基于一个简单的原理：对地同步卫星（相对地面始终停悬在一个固定位置）作为转发器可与飞机和地面基础设施同步连接。每颗卫星的信号覆盖范围可达到几十万平方公里。目前机载网络服务提供商均借用了卫星运营商的网络容量。例如，为国际海事卫星组织服务的Global Xpress卫星运营商（以及其它卫星运营商）。 不同的服务使用不同的波段。通常来说，频率越高，天线尺寸也越小，信号的质量也越佳。这意味着无法使用更低频率的波段（最高几GHz），而大多数新部署卫星天线均可支持K波段（德语是”kurz”，即”短”的意思；高于10 GHz）。后者不仅成本低，且连接速度良好。 “良好”连接在这里指的是约50 Mbps速度的Ku波段。听起来速度相当快，但需要明确的是50 Mbps不是分配给每名乘客的带宽，而是每架飞机的带宽。考虑到有些宽体客机需要飞行很长的时间，因此这一带宽需要被分配给300名乘客使用。 尽管有些乘客并不需要在飞机上使用网络，但就算只有100名乘客接入网络的话，平均分配到每名乘客的带宽速度也只有0.5 Mbps，仅够发消息、电邮以及在线阅读一些文字内容。正是出于这个原因，就目前这一技术发展阶段而言，网络服务提供商无法让用户获得更高的网络接入质量。他们严格控制每一名乘客的连接速度，或选择按每千字节流量计费的方式。 该问题可以通过Ka波段得以解决。例如，ViaSat正在推广其Exede In The Air系统，可为每名用户（而不是每架飞机）提供12 Mbps的带宽速度，且成本相比传统的Ku波段技术还要低5倍。 从网络服务提供商的角度来看，Ka波段广播开创了更广阔的商机，因此是一个极具价值的解决方案。例如，视频流（包括电视频道的视频流），可从内容传送上创造收益，而不仅仅是单纯地销售网络接入流量。目前可以想到的是体育直播视频流。 这对用户而言又意味着什么呢？通过转到更高的带宽以及采用其它盈利方式，将使得高昂的机载网络接入服务变为一种价格低廉且极具吸引力的产品服务，前提是此类服务不是完全免费。一旦普及开来的话，在不久的将来我们在飞机上使用互联网将成为一种常态，但同样也会兼具优点和缺点。

那些经常坐飞机的人到底最不能忍受飞机上的什么事情，对此我们感到非常好奇。对于那些上网成瘾的人而言坐飞机更是一种折磨。你完全可以想象这样一个”噩梦般”的场景：在几个小时的飞行时间里，你既不能习惯性地浏览Facebook，也不能登陆Instagram发照片–尤其是窗外的景色是如此壮丽，让你忍不住想一一记录下来。但重点是，你可以任意拍下这些景色却无法将照片发到网上。对于那些不能忍受坐飞机时无法上网的人来说，机载Wi-Fi互联网接入功能可谓解决了他们的难题。

从用户的角度来看，这看似很容易解决：只需设一个Wi-Fi热点（或速度稍慢的蜂窝网络基站），就能轻松登陆、连接，然后…畅游网络！这么说并没有错– 但从这个角度看，其中的概念被过分简单化了：只需在飞机上装一台路由器，也不需要什么复杂的技术。然而，主要的工作是建造一个户外连接通道，从而能与飞行中的热点进行连接。

基本上来说有两种方法可以实现。第一种方法是ATG技术，或被称为”空对地”。该方法的前提条件是在地面上建造带有上行天线的基站，使空中飞行的飞机能够相连。

该工作原理与蜂窝网络的运行原理一致，但飞行中的飞机好比是一台巨大的3G路由器，需要反复无缝连接由一座又一座的基站发射出的网络信号，且需要不停切换以及获得蜂窝网络其它必要的”令牌”。由于频率的差异，你的手机无法在飞机上连接到蜂窝网络，但这毫无必要。然而在飞机上，网络会自动转到LTE微蜂窝网络，这也是目前移动技术的发展趋势。

使用这一方法优势颇多。首先，完全可以通过现有服务供应商来使用现有蜂窝网络基础设施。在建有基站的区域，有足够的网络空间可借给飞机使用。由于已铺设了回传站点光纤，因此可以非常快地在全国范围部署网络–这对于美国或俄罗斯这样的大国可谓是好消息。

俄罗斯正在积极推广这类的项目。然而，由于相对较低的手机普及率，在盈利性上将打上一个大大的问号。美国已开始使用这一方法。利用160 CDMA2000基站的全球范围Aircell网络（又称GoGo）已部署到位，每架飞机可提供的网络速度最高可达10 Mbps。而AT&T方面也将推出另一种基于LTE的ATG网络。

当然，ATG网络基站建造间距并不用像普通蜂窝网络基站那样紧密：由于空中没有障碍物因此不会减弱无线电信号以及几乎可忽略的几何构造问题，这都有助于使基站在民航飞机的飞行高度覆盖更大的网络范围（每座基站最高覆盖范围可达100平方公里）。

另一个优点是飞行航线均为事先设计好的，这也能让机载网络功能变得更加容易实现。飞机总是沿着特定路标之间的已知航空走廊飞行；因此没有必要持续覆盖整个区域，因此只需特定几台路由器即可实现连接。

但”空对地”连接还有一个问题：当在水面上空飞行时网络无法连接，这意味着在所有的越洋飞行（这时候更需要连入互联网）时都无法连接网络。但依然还有一个解决方案，即被称为”卫星连接”。

这可基于一个简单的原理：对地同步卫星（相对地面始终停悬在一个固定位置）作为转发器可与飞机和地面基础设施同步连接。每颗卫星的信号覆盖范围可达到几十万平方公里。目前机载网络服务提供商均借用了卫星运营商的网络容量。例如，为国际海事卫星组织服务的Global Xpress卫星运营商（以及其它卫星运营商）。

不同的服务使用不同的波段。通常来说，频率越高，天线尺寸也越小，信号的质量也越佳。这意味着无法使用更低频率的波段（最高几GHz），而大多数新部署卫星天线均可支持K波段（德语是”kurz”，即”短”的意思；高于10 GHz）。后者不仅成本低，且连接速度良好。

“良好”连接在这里指的是约50 Mbps速度的Ku波段。听起来速度相当快，但需要明确的是50 Mbps不是分配给每名乘客的带宽，而是每架飞机的带宽。考虑到有些宽体客机需要飞行很长的时间，因此这一带宽需要被分配给300名乘客使用。

尽管有些乘客并不需要在飞机上使用网络，但就算只有100名乘客接入网络的话，平均分配到每名乘客的带宽速度也只有0.5 Mbps，仅够发消息、电邮以及在线阅读一些文字内容。正是出于这个原因，就目前这一技术发展阶段而言，网络服务提供商无法让用户获得更高的网络接入质量。他们严格控制每一名乘客的连接速度，或选择按每千字节流量计费的方式。

该问题可以通过Ka波段得以解决。例如，ViaSat正在推广其Exede In The Air系统，可为每名用户（而不是每架飞机）提供12 Mbps的带宽速度，且成本相比传统的Ku波段技术还要低5倍。

从网络服务提供商的角度来看，Ka波段广播开创了更广阔的商机，因此是一个极具价值的解决方案。例如，视频流（包括电视频道的视频流），可从内容传送上创造收益，而不仅仅是单纯地销售网络接入流量。目前可以想到的是体育直播视频流。

这对用户而言又意味着什么呢？通过转到更高的带宽以及采用其它盈利方式，将使得高昂的机载网络接入服务变为一种价格低廉且极具吸引力的产品服务，前提是此类服务不是完全免费。一旦普及开来的话，在不久的将来我们在飞机上使用互联网将成为一种常态，但同样也会兼具优点和缺点。

科技巨头”豪赌”比特币

根据大量报告显示，英特尔和IMB近期在人才市场动作颇多，意图将比特币方面的专业人才收揽在内。在卡巴斯基每日中文博客，我们并不太确定为何两大科技巨头会对网络货币如此感兴趣，因此就这一问题请教了我们公司内部的比特币专家- Stefan Tanase。 作为卡巴斯基实验室全球研究和分析团队（GReAT）的一名高级安全研究人员，Stefan Tanase表示这些公司真正感兴趣的并非是不太稳定的网络货币，而是BlockChain（数据区块链）技术。 “包括比特币铁杆粉丝在内的很多人都没有意识到一件事情，就是当谈到整体的’网络货币革新’时，其中真正的创新并非是比特币或莱特币本身，而是blockchain技术。” Tanase在一次采访中向卡巴斯基每日新闻博客如是说。 让我们先暂时退一步看。 比特币作为一种分散化的网络货币，可匿名进行在线交易。比特币的核心技术是BlockChain，能够对分散的货币交易进行记录。比特币的一些拥护者们认为此类网络货币即不受一国政府控制，又不与一国货币或国库相关联；而另一些人拥护比特币的原因是因为能被用来在线购买毒品、枪支或其它非法物品。这两种观点并无相互矛盾之处，且都有其优势所在。 无论你对于比特币感受如何，其背后都少不了BlockChain的”神奇魔力”。简单地说，BlockChain就是所有比特币交易的官方账目记录。每一个新的数据区块可以记录从上一个数据区块创建以来发生的所有交易，以及先前所有数据区块发生的交易。 换句话说，每一个新的数据区块均包含了所有比特币的交易历史。而创建这些数据区块很大程度上依靠的是博弈论。比特币的狂热者们或分散的小组将所有能利用的计算机资源全部用来解决极为复杂的算法问题，可通过密码验证，旨在创建出新的数据区块。而数据区块的创建者将因此而获得新的比特币。 BlockChain的关键难点在于如何应对重复花费。这是一个确保货币完整性的防御机制，但它却运行地非常好。BlockChain并非是通过传统的自上而下授权模式运行的，而是由瑞典海盗党创始人Rick Falkvinge在其著名演讲中所提到的，是通过一种信任的分布式系统运行。 Tanase告诉我们BlockChain技术之所以如此强大，原因在于其在本质上启用了点对点网络以托管在一个公共数据库和交易账目记录本，同时在不涉及任何中心授权机构的情况下通过使用加密方式，保持数据的完整性以及可信度。 很多人都没有意识到真正的创新并非是比特币或莱特币本身，而是blockchain技术。 “就比特币来说，blockchain技术被用于维持比特币的交易账目记录本。” Tanase解释道。”但blockchain还可用于其它令人感兴趣的方面，包括但不限于—买卖合同、投票以及域名等。” 无论革新与否，如同所有网络新兴技术一样，BlockChain也将会受到现实安全问题的影响。就在亚洲举行的黑帽技术大会上，卡巴斯基实验室与国际刑警组织发表了新的合作研究报告，其中即提到了BlockChain同样存在安全漏洞。 BlockChain为独立数据存储、引用或在账目记录的加密交易内托管留有空间。卡巴斯基研究人员Vitaly Kamluk和国际刑警组织已确认该功能可能会导致众多问题。例如，网络攻击者很可能会将恶意软件植入永久的BlockChain账目记录中。迄今为止，还没有一种方法可以将恶意代码从记录本内清除。计划中也可能会出现托管和交易虐待照片。 总的来说，存在于BlockChain内的这一漏洞使得网络攻击者能以一个加密的但处于中心位置且广泛使用的格式来进行恶意数据传送。 “我们研究的核心原则是对来自基于blockchain分散系统的潜在未来威胁进行预先警告。” Vitaly Kamluk说道。”尽管我们通常支持基于blockchain创新的理念，因为我们始终认为这是我们作为安全社区一份子的职责所在，以帮助开发者将此类技术设计得更具可持续性和有用，从而适用于他们的使用目的。我们希望能够尽早发现其中的许多潜在问题，这将有助于在未来对此类技术进行改进，从而使其难以被用于任何不良的企图。” 一旦BlockChain逐步演变为一项多功能的通用技术，就像之前的许多网络产品和服务，我们将不得不找到一种方法使它变得更加安全。

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