מודיעין אותות

מודיעין אותות או סיגינט (באנגלית: SIGINT, הלחם בסיסים של: Signals Intelligence) הוא ענף של מודיעין העוסק באיסוף מידע על ידי יירוט תשדורות של אותות אלקטרוניים, והפקת מידע מודיעיני מתוכן. מודיעין אותות קשור קשר אמיץ ללוחמה אלקטרונית.

לצורך איסוף מודיעין האותות יש חשיבות הן להאזנה לתקשורת בין-אנשים ("קומינט"; באנגלית: COMINT, הלחם בסיסים של: "Communications Intelligence"), והן לקליטת אותות אלקטרוניים המופקים על-ידי מכונות ("אלינט"; באנגלית: ELINT, הלחם בסיסים של: "Electronic Intelligence"), ובעצם לעירוב בין שניהם. כיוון שמידע רגיש מוצפן בדרך כלל, עבודת מודיעין אותות כוללת לרוב גם מומחי פיענוח צפנים. ניתוח תעבורת אותות - מחקר לזיהוי מקור האותות, נמען האותות, וכמות האותות הנשלחים - עשוי להניב מידע רב-חשיבות כשלעצמו, גם כשתוכן האותות עצמו לא ניתן לפיענוח.

העיסוק ביירוט הודעות מוצפנות ופיענוחן - עתיק כנראה כמעט כימי הכתב. יירוט אותות אלקטרוניים נעשה כבר ב-1900, בימי מלחמת הבורים: לאחר שהבורים תפסו מכשירי רדיו בריטיים, ומכיוון שהבריטים היו היחידים ששידרו אותות רדיו באותה תקופה, לא היה קשה לאתר וליירט את האותות הללו.

יחידות סיגינט הן לרוב עתירות כוח אדם. הסוכנות לביטחון לאומי של ארצות הברית מעסיקה עשרות אלפי עובדים ונחשבת לארגון ביון הסיגינט הגדול ביותר ולמעסיקה הגדולה ביותר בעולם של מתמטיקאים. בישראל, יחידה 8200 נחשבת ליחידה הגדולה ביותר בצה"ל. עד שנת 2003 הסוכנות הפדרלית לתקשורת מיוחדת ומודיעין של רוסיה, שעסקה במודיעין אותות, הייתה סוכנות הביון הגדולה ביותר ברוסיה, וכיום איסוף מודיעין אותות מתחלק בין המחלקות השונות של שלוש סוכנויות הביון הגדולות באותה מדינה: הסו"ר, הפס"ב והגר"ו.

גישות משותפות לכל ענפי הסיגינט

מיקוד במטרה

איסוף אותות חייב להיעשות תוך ידיעה אילו אותות יש לאסוף. השגת המטרה היא תוצאה של תהליך פיתוח "דרישות איסוף", המתגבשות מתוך:

צורך מודיעיני שיש לשקול בעת הקצאת משאבי מודיעין; במסגרת משרד הביטחון, צורכי מודיעין אלה הם מרכיבים הכרחיים של מידע ודרישות אחרות של הדרג הפיקודי, או הסוכנות.
צורך מודיעיני מבוסס, המאומת כנגד הקצאת משאבי מודיעין מתאימה כדי לספק מרכיב הכרחי של מידע וצרכי מודיעין אחרים של צרכן מודיעין"."^[1]

הצורך במקלטים מרובים ומתואמים

במקרה שקיימת מטרה נייחת מבחינה גאוגרפית - התנאים האטמוספיריים, כתמי שמש, לוח השידורים של המטרה, מאפייני אנטנת השידור וגורמים נוספים עשויים ליצור מצב שבו מקלט האזנה בודד אינו מבטיח שכל אותות המטרה ייקלטו, אף אם הצד שכנגד לא עשה דבר כדי להקשות על האזנה לשידור. אחד מאמצעי-הנגד הבסיסיים להאזנה לאותות הוא שינוי תכוף של תדרי השידור ומאפייני שידור אחרים (כגון קיטוב). שימוש באמצעים כאלה עלול היה למנוע ממטוס האזנה להמריא מן הקרקע, לו היה צריך לשאת אנטנות ומקלטים לכל תדר שידור אפשרי ולכל סוג שידור.

רגישות קליטה

רגישות קליטה^{[דרושה הבהרה]} היא פרמטר חשוב במערכת סיגינט^{[דרושה הבהרה]}.

כיסוי באזימוט

גזרת הכיסוי באזימוט של מערכת סיגינט יכולה להיות מלאה – 360 מעלות, או רק גזרה חלקית. גודל הכיסוי באזימוט הוא פרמטר חשוב ביותר^{[דרושה הבהרה]}.

כיסוי תדרים

כיסוי תדרים^{[דרושה הבהרה]} הוא פרמטר מרכזי במערכת^{[דרושה הבהרה]}. יש הבדל בין הכיסוי הכללי של יכולת המערכת לבין הכיסוי המידי (הכיסוי לגילוי בו זמנית)^{[דרושה הבהרה]}. פרמטר נוסף הוא הכיסוי במגבלות ציר הזמן, כלומר הכיסוי כאשר בזירה קיימים אותות פולס או אותות CW.

ניהול האזנה

מערכות סיגינט מודרניות מכילות תשתית תקשורת מורכבת בין נקודות ההאזנה השונות. אף אם חלק מאתרי ההאזנה הם חסויים, הם קולטים תשדורות המנחות אותם היכן וכיצד לאתר אותות שידור.^[2] מערכת איכון אמריקאית שהייתה בשלבי פיתוח בשלהי שנות ה-90, בשם PSTS, שולחת באופן קבוע מידע המסייע לאנשי ההאזנה לכוון את האנטנות והמקלטים שלהם. מטוסי האזנה גדולים, כגון מטוס ה-EP-3 או RC-135, הם בעלי יכולת לבצע ניתוחי איכון ותכנון, בעוד מטוסי האזנה קטנים יותר חייבים להיות מונחים מן הקרקע.

לפני תחילת תהליך מורכב של איכון והאזנה לאותות, חייב לקבוע הדרג מקבל ההחלטות כי יש צורך באיסוף מידע מסוים. בעוד שייתכן כי יש ערך להאזנה לאותות הנשמעים מאירוע ספורט מרכזי, מערכות ההאזנה עלולות לקלוט גם כמות גדולה של רעש, חדשות, אותות, ואולי אפילו כריזה באצטדיון. אולם, אם למשל, לארגון לוחמה בטרור יש יסוד להניח כי קבוצה קטנה תנסה לתאם את פעולותיה בעת האירוע, באמצעות מכשירי קשר לטווח קצר, אזי מאמצי הסיגינט יתרכזו באיכון ובהאזנה לשידורי מכשירי קשר אלה. ייתכן שבעת מאמצי האיכון וההאזנה לא יהיה בידי המאזינים המידע היכן באצטדיון נמצאים מכשירי הקשר, או התדר המדויק שבו הם המשדרים. לצורך כך ינקטו צעדים נוספים, כגון זיהוי האות ואיכונו. מעת שמתקבלת ההחלטה באשר למטרת ההאזנה, נקודות ההאזנה השונות חייבות להיות מתואמות, זאת כיוון שתמיד קיים מחסור במשאבי האזנה. הידע באיזה ציוד האזנה יש להשתמש נצבר בקלות רבה יותר כאשר מדינת היעד רוכשת את מכשירי הרדאר והשידור שלה מיצרן בעל מוניטין, או שהם ניתנים לה כחלק מתוכנית סיוע צבאי מדינתי. זרועות מודיעין לאומיות מחזיקות בספריות של מכשירים המיוצרים על ידי מדינתם ומדינות אחרות ועושות שימוש בשיטות שונות כדי ללמוד איזה ציוד נמצא בשימוש על ידי מדינת היעד. ידע מתאים בתחומי הפיזיקה והנדסת אלקטרוניקה מצמצם את גבולות התהייה - אילו סוגי ציוד נמצאים בשימוש היעד להאזנה.

איתור אותות

כדי להאזין לאותות, גוף האיסוף המודיעיני חייב להיות ער לקיומם. אם בעת תהליך המיקוד במטרה (המתואר מעלה) מסתבר כי למדינת היעד יש רדאר הפועל בטווח תדרים מסוים, שלב ראשון בהאזנה הוא שימוש במקלט רגיש, המצויד באנטנה אחת או יותר לצורך האזנה בכל הטווח, כדי לאתר את התדרים המדויקים בהם הרדאר פועל. בשלב שני, לאחר שאותר הרדאר, יש לקבוע את מיקומו.

במקרה שמומחי האזנה יודעים את טווח התדרים האפשרי של משדרים שיש כוונה להאזין להם, הם עשויים להשתמש במערכת של מקלטים המכוונים לאותם טווחי תדרים. מרגע שנקלט שידור כלשהו באחד התדרים בטווח, המקלט מפעיל מכשיר הקלטה ואף נותן התרעה למפעיל אנושי, כך שניתן לבדוק אם השידור ניתן לפיענוח. במקרה שהתדר לא ידוע, נעשה שימוש לעיתים במכשיר לניתוח טווחי תדרים (spectrum analyzer) המסייע להתכוונן על תדרים מעוררי עניין. קיימת שורה של אמצעי-נגד הננקטים להפחתת הסיכון של איתור שידורים והאזנה להם, ביניהם - למשל - קפיצה בין תדרים במהלך שידור.

איכון כיוון ומיקום המשדר

מציאת כיוון ומיקום המשדר הוא מידע חשוב לעבודת הסיגינט. ישנן מספר שיטות לביצוע חישוב זה:

טריאנגולציה – כאשר קיימות מספר נקודות האזנה בעלות אנטנות כיווניות, הצלבת כיווני השידור של המקלטים השונים תמקם את מקור השידור. לשיטה זו קיימים אמצעי-נגד, ביניהם שידור הנעשה ממספר משדרים לסירוגין, בצירופים הידועים רק למפעיל המשדרים. כיוון שאנטנה כיוונית חייבת לפנות אל מקור השידור, בין אם ידנית ובין אם אוטומטית, שימוש במספר רב של משדרים באתרים שונים, תוך מעבר מהיר בין משדר למשדר, עשוי להקשות על איתור מקור השידור.
חישוב הפרשי "זמן הגעה" (באנגלית: Time of arrival, בראשי תיבות: TOA), דורש מספר מקלטי האזנה שממוקמים באתרים שונים. מקלטים אלה מעבירים מידע איכון לנקודת איסוף מרכזית בה מתבצע חישוב מיקום המשדר. מדידת "זמן ההגעה" של אות השידור לנקודות קליטה שונות, בשילוב עם שימוש ב-GPS, או אמצעי דומה^{[דרושה הבהרה]}. נקודות ההאזנה השונות יכולות להיות קרקעיות, או על מטוסים, אוניות, או לוויינים.
אחד האמצעים הוותיקים לאיכון שידורים, הנמצא בשימוש עד היום (אך כיום פחות נפוץ), הוא השימוש באנטנות כיווניות.
מערך אנטנות מעגלי – אמצעי שפותח עוד בתחילת מלחמת העולם השנייה. באפליקציות של תדר נמוך, מערך אנטנות זה הוא ענק בגודלו וזכה לכינוי "כלוב פילים".
אינטרפרומטריה – (שימוש במערך בין כמה אלמנטי אנטנה, כאשר המרחקים ביניהם מחושבים במדויק. בזמן הקליטה משווים את הפאזה החשמלית בין אלמנטים שונים)

ניתוח תעבורת אותות

משאותר מיקומו של המשדר, ניתן להתחיל ולזהות את מאפייני השידור ולהפיק מהם מידע. ניתוח תעבורת אותות הוא התחום המנסה לזהות דפוסים מסוימים בזרם האינפורמציה שבין נקודות שידור וקליטה. בניתוח זה ניתן לזהות "טביעות אצבע" ייחודיות למשדרים מסוימים ואף למפעיליהם. ידיעת תוכן השידור עצמו, פרט לזהות המשדר והקולט, איננה הכרחית לצורך ניתוח תעבורת האותות, אף שכל פרט מידע עשוי להועיל למשימה זו.

לדוגמה, אם ידוע שמשדר רדיו מסוים נמצא בשימוש אך ורק בטנקים, אף אם לא נעשה איכון מדויק של אות השידור, ניתן לשער שקיימת יחידת טנקים באזור שממנו מגיע השידור. מפעיל המשדר יכול להניח שקיימת האזנה לשידור, ולכן עשוי להציב משדרים מסוג זה באזורים שבהם הוא רוצה שהצד שכנגד יחשוב שיש טנקים. תרגילי הטעייה מסוג זה ננקטו כבר בעת מלחמת העולם השנייה.

ניתוח תעבורת אותות אינה מתמקדת בהכרח בקומינט (שידור אנושי). לדוגמה, רצף של אותות רדאר, שאחריו מופיע רצף של אותות לאיכון מטרה ואימות השדר מצד הקולט, אשר מלווה בתצפית של ירי ארטילרי, עשוי להביא מידע רב-ערך על מערכת לאיכון ירי ארטילרי. איתור אות רדיו המפעיל מערכת של אבוקות ניווט, עשוי להביא מידע על מערכת סיוע להפעלת מסלולי נחיתה סודיים.

סדר כוחות אלקטרוני

בניית סדר כוחות אלקטרוני מצריך זיהוי מודיעיני של אותות אשר מקורם בתחומי עניין, זיהוי המיקום הגאוגרפי של האותות ומידת ניידותם ובמקום שדבר אפשרי, קביעת התפקיד של מקור האות במערכת הארגונית הרחבה יותר של סדר הכוחות. סדר כוחות אלקטרוני כולל מודיעין תקשורת (קומינט) ומודיעין אלקטרוני (אלינט).

מודיעין תקשורת (קומינט)

מודיעין תקשורת הוא תת-תחום העוסק ביירוט תקשורת זרה, מסרים או מידע קולי, על ידי מי שאינו הנמען המיועד.^[3] לעיתים מכנים מודיעין תקשורת כ"סיגינט", דבר הגורם לחוסר בהירות. המטות המשולבים של ארצות הברית מגדירים קומינט מודיעין תקשורת העוסק בתקשורת בין בני אדם, מאפשר למאזין לדעת מידע רקע נוסף:

זהות המשדר - על-פי קול (עפ"ק)
מיקום הגורם המשדר. אם המשדר נייד, ניתן למפות את מסלול
זמן ומשך השידור. בשידורים חוזרים ניתן לקבוע את לוח השידורים
תדרי השידור ומאפיינים טכניים נוספים של השידור (הצפנה)
נמעני השידור (לדוגמה: אישור קבלת הודעה)

יירוט קולי

אחת הטכניקות הבסיסיות של מודיעין תקשורת היא האזנה לתקשורת אנושית קולית (בדרך כלל באמצעות שידור רדיו, אולם אף ב"דליפה" ממכשירי טלפון או מכשירי האזנה). אם השידור הקולי מוצפן, ניתן להפיק מידע אף מניתוח מאפייני התקשורת. בתקופת מלחמת העולם השנייה השתמש צבא ארצות הברית בחיילים מתנדבים אינדיאנים, אשר כונו דוברי קוד, אשר השתמשו בשפות בהן יש מיעוט דוברים, כגון שפת הנאוואחו וקומאנצ'י ואף בשעת דיבור בהן השתמשו במילות קוד.

פיתוח אמצעי הצפנה אלקטרוניים משוכללים מייתר את הצורך בשימוש בשפות נדירות לצורך שידור קולי.

יירוט מסרים כתובים

בעבר יירוט תשדורות טלגרפיות בקוד מורס היווה חלק מרכזי במודיעין תקשורת, אולם במאה ה-21 פסק השימוש בטלגרפיה ובקוד מורס בעולם המערבי. יחידות צבא במדינות ברית המועצות לשעבר עדיין עושים שימוש בקוד מורס.

קישורים חיצוניים

מדיה וקבצים בנושא מודיעין אותות בוויקישיתוף

Signals Intelligence מאמר באתר הסוכנות לביטחון לאומי האמריקאי על מודיעין אותות.
מצגת על מודיעין האותות הגרמני במלחמת העולם השנייה.
מהו סיגינט, מודיעין האותות?, באתר אנציקלופדיה אאוריקה

הערות שוליים

[JP1-02-1] Radio Spies: Episodes in the Ether Wars

[2] Precision SIGINT Targeting System (PSTS)

[3] Department of Defense Dictionary of Military and Associated Terms

[1]

[2]

[3]