📘 《AI 時代系列（6）：進階通訊工程——邁向2035年太空星鏈網路時代》
📘 第 13周: 🛡️ 星鏈安全：PQC × Anti-Jamming × Laser Link Security
126／150單元：THz 連結安全威脅 🔭未來 THz 星間鏈路的風險評估（THz ISL Security Risk）**
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🎯 單元導讀
THz（0.1–10 THz）是 6G 星間鏈路（Inter-Satellite Link, ISL）的最終型態：
✔ 超大頻寬（Tbps 級）
✔ 超窄波束（<0.01°）
✔ 幾乎不受 RF 監聽影響
✔ 可替代或補強 Laser Link
但同時，THz ISL 在安全面上暴露新的風險：
它極快、極窄、極脆弱。
本章帶你系統化理解：
• THz 為何安全性強但攻擊面也極敏感
• 哪些攻擊是「太空端特有」
• 哪些是 AI × 6G 星鏈才需要面對的新威脅
• 如何用雲原生 × AI 做 THz Security Orchestration（TSO）
一句話：
🌌 THz 是 6G 太空網路的希望，也是最大潛在破口。
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🧠 一、THz ISL 的「雙重性」：既最安全也最脆弱
（1）超窄波束 → 隱密、不易竊聽
THz 波束寬度極小，外部衛星若偏離 0.01° 就無法接收 →
自然具備「物理安全性（Physical Layer Security）」
（2）低繞射、強方向性 → 極端容易失準
但同一特性也造成：
只要攻擊者讓 beam 偏移微小角度 → 延遲急升 / 直接掉線
（3）大頻寬 → 更容易被高功率 wideband noise 壓制
容量高 → 但也意味攻擊者用超寬帶干擾更有效。
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🧠 二、THz ISL 的六大核心安全風險
① Beam Misalignment Attack（波束偏移攻擊）🔀
THz 對對準精度要求極高。
攻擊者只要讓衛星姿態控制略微擾動（<0.01°）→ 直接失鏈。
攻擊方式：
• 改變星體磁力計/陀螺儀的噪聲
• 目標衛星的姿態控制（reaction wheel）震盪
• 依賴 AI tracking 的盲點（對抗樣本）
✔ 風險最高、最容易造成整鏈路 collapse。
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② Side-Lobe Eavesdropping（側瓣竊聽）👂
雖然 THz 的側瓣能量極低（-30 ~ -40 dB），
但如果攻擊衛星能「貼近鏈路平面」，仍可能取得部分 symbol。
條件：
• 高靈敏度 THz 接收器
• 攻擊衛星接近 ISL 平面
• 結合 AI-based symbol reconstruction
✔ 難度高，但不是不可能。
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③ THz Jamming（太空端寬頻干擾）🚫
攻擊衛星用高功率 noise 射入 THz ISL：
有效原因：
• THz 對 wideband noise 非常敏感
• 波束窄 → 無法容忍方向性偏差
• Tbps link → bit error 只要上升一點就會崩潰
攻擊模式：
• Noise Flooding
• Chirp / Sweep Jamming
• Pulse Jamming
• AI Adaptive Jamming（根據 beam pattern 自調頻）
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④ THz Spoofing（假鏈路偽造）🎭
攻擊衛星假裝是 LEO B → 引導 LEO A：
• 偏移 beam alignment
• 導向錯誤軌道
• 讓正規衛星無法再接入 ISL
這也是星鏈升級 PQC 的原因之一。
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⑤ Thermal Noise Injection（熱噪聲攻擊）🔥
由於 THz 本身就容易受：
• 熱輻射
• 黑體噪聲
• 太陽側入光
攻擊者可以使用：
高溫噪聲源（熱輻射塊）+光學反射器
對 THz link 注入高熱噪聲 → SNR 下降。
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⑥ Solar Flare × THz Distortion（太陽事件攻擊）☀️
天然威脅，但可以被惡意利用：
攻擊衛星只需在太陽角度側向製造鏡面反射 →
THz 接收端瞬間飽和。
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🧠 三、ASCII 圖：THz 漏洞與攻擊面示意
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ASCII 圖 1：THz Beam Pattern（主瓣 vs 側瓣）
主瓣（Main Lobe）
▲
│
(最強能量方向)
│
│
-30 dB -------/ \------- -30 dB
./ \.
./ \.
./ \.
--------------------------------------------------> 角度 θ
側瓣（Side-lobe） 側瓣
這個示意圖說明 THz 波束成形的能量高度集中於主瓣方向，主瓣提供最強、最有效的通訊能量，而兩側的側瓣能量大幅衰減（約 −30 dB），對非目標方向的干擾與洩漏顯著降低。
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ASCII 圖 2：太空端 THz Jamming
干擾衛星 (Jammer CubeSat)
*
***
*****
|
THz Link (正常) | Noise Flooding
┌────┐ ============= | ============= ┌────┐
│LEO A│----------------------X------------------> │LEO B│
└────┘ 攻擊點 (X) └────┘
這個示意圖說明 太空端 THz 干擾可由小型干擾衛星在星間鏈路關鍵位置注入高功率雜訊，直接淹沒 LEO 之間的 THz 主瓣通道，造成高速星間通訊瞬間失效。
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🧠 四、THz 的「極端安全性 vs 極端脆弱性」
安全性強在：
✔ 波束極窄 → 不易竊聽
✔ 路徑極短（ISL）→ 難干擾
✔ 需高端設備 → 攻擊成本高
脆弱性強在：
❗ 任何姿態偏移 = 立即掉線
❗ 太空端 noise injection 超有效
❗ 追蹤靠 AI → AI 可能遭對抗攻擊
❗ Tbps link 對 BER 极敏感
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🧠 五、未來 6G THz 星鏈的防禦策略
• AI-based Beam Tracking（AI 波束穩定）
• Dual-mode ISL（THz + Laser 備援）
• PQC 加密防偽造
• Adaptive Beam Nulling（動態反干擾）
• 星座級多節點 Routing（被攻擊可快速換路徑）
• Thermal Shield + Optical Filter（抗熱噪攻擊）
• 雲原生 TSO（THz Security Orchestrator）
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🧠 六、模擬題
1️⃣ 專業題
為何 THz ISL 的波束偏移攻擊危險性最大？
因為 THz 波束極窄、主瓣增益高度集中，極小的角度偏移就會使接收端瞬間掉出主瓣，造成接收功率與 SNR 呈指數級崩落，等同於「無需高功率即可癱瘓鏈路」。
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2️⃣ 應用題
Side-lobe eavesdropping 需要哪些條件才能成功？
需同時滿足：
(1) 竊聽者位於穩定側瓣覆蓋區；
(2) 系統側瓣抑制不足（高於 −30 dB）；
(3) 超低雜訊接收器（低 NF、長整合時間）；
(4) 波束/相位設定長時間不變，否則難以累積可解調能量。
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3️⃣ 情境題
若 THz ISL 在太陽側向角發生飽和，最可能原因是？
最可能為太陽輻射造成接收端前端（LNA / Mixer / ADC）光學或熱雜訊飽和，導致有效動態範圍喪失，而非通道衰減本身。
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4️⃣ 實作題
建立 0.1–1 THz path loss + SNR 曲線，分析小角度偏移對容量的影響
方法要點：
Path loss = FSPL + 大氣吸收（H₂O / O₂，頻率依賴）
接收功率 = 發射功率 + 天線主瓣增益 − 偏移角造成的波束增益損失
SNR → Shannon 容量 C=B〖log〗_2 (1+SNR)
關鍵結論：
在 THz 頻段，小於 1° 的波束偏移即可使容量從「Tbps 等級」驟降至接近 0，顯示 THz ISL 對精準指向與即時追蹤的極端敏感性。
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⭐ 小結與啟示
✔ THz ISL 是 6G 星間鏈路的速度巔峰
✔ 也是星鏈最敏感、最容易遭攻擊的部分
✔ 安全威脅來自：方向性、熱噪、AI tracking、太空端攻擊
✔ 防禦必須同時處理干擾、偽造、竊聽、偏移
✔ 6G NTN 的安全核心將轉向 物理層安全 + AI 預測 + 雲原生防禦
一句話：
🌌 THz ISL 是 6G 太空網的最強王牌，也是必須最先被保護的靈魂。
