La particularité d'Echelon est que son réseau de satellites, ses bases terrestres, ses ordinateurs extrêmement puissants ne sont pas conçus pour agir sur certains réseaux de transmission prédéterminés, mais pour intercepter sans discrimination des quantités inimaginables de communications, quels que soient les moyens de transmission employés. La première composante de ce système consiste en cinq grandes bases Ukusa, à partir desquelles sont interceptées les communications qui passent par les vingt-cinq satellites géostationnaires Intelstat utilisés par les compagnies téléphoniques du monde entier pour les communications internationales.

Chaque pays du pacte (excepté le Canada) est chargé de couvrir une zone déterminée de la planète. La base qui contrôle la totalité du trafic européen est située en Angleterre, à Morwenstow, à une centaine de kilomètres d'Exeter (Cornouailles). Le trafic dirigé du nord au sud du continent américain est surveillé à partir de Sugar Grove, à 250 km au sud-ouest de Washington, dans les montagnes de Virginie, tandis que les communications sur le Pacifique sont réparties entre l'autre base du territoire américain à l'intérieur du polygone de l'armée situé à Yakima, à 250 km au sud-ouest de Seattle, la base néo-zélandaise de Waihopai et celle de Geraldton, en Australie, qui couvre également l'océan Indien.

La deuxième composante du réseau Ukusa est la constellation de satellites-espions que la NSA a mis en orbite à partir de 1970 sous le nom de code Vortex. "La dernière génération de satellites-espions est constituée par trois nouveaux birds géosynchronisés, mis en orbite au cours des quatre dernières années, qui couvrent à eux seuls pratiquement la totalité du globe", indique le plus grand expert sur la question, Jeff Richelson. "Celui qui couvre l'Europe stationne en orbite à 36 000 km d'altitude au-dessus de la Corne de l'Afrique. Il est contrôlé par la base terrestre britannique de Menwith Hill, dans le nord du Yorkshire, qui, avec ses vingt-deux terminaux de satellites, est de très loin le plus puissant du réseau Ukusa."

Le troisième et dernier élément du système est constitué par un maillage d'ordinateurs à très forte puissance en réseau, baptisés "dictionnaires", capables d'absorber, d'examiner et de filtrer en temps réel d'énormes quantités de messages numériques et analogiques, d'extrapoler les données de ceux qui contiennent chacun des mots clés programmés, de les décoder et de les envoyer automatiquement au QG des renseignements des cinq pays intéressés. "Tous les trois ou quatre jours, les responsables de ces 'dictionnaires' dans ces cinq pays changent la liste des mots clés, en insèrent de nouveaux, en retirent d'autres en fonction des thèmes politiques, diplomatiques et économiques qui intéressent à un moment donné les Etats-Unis et leurs alliés, explique Hager. Une fois les nouveaux mots insérés dans le système, quelques minutes suffisent pour que les 'dictionnaires' fassent apparaître les messages qui les contiennent." Cela signifie qu'au lendemain de la tragédie de Cavalese [le 3 février 1998, dans les Dolomites, un avion militaire américain coupe le câble d'un funiculaire, causant la mort de vingt personnes ; L'affaire provoquera une polémique sur les bases américaines en Italie], ayant eu connaissance des fortes réactions italiennes et craignant une escalade de la crise, la NSA a très probablement inséré dans le système les mots "Cavalese" et "Cermis" [lieu de l'accident]. "L'Italie et les autres pays européens sont la cible constante d'Echelon, et une demande américaine d'insérer de nouveaux mots clés concernant des questions italiennes aura été accueillie par les techniciens britanniques à Morwenstow sans surprise, comme une opération de routine", précise Hager.

A partir de ce moment, chaque appel téléphonique, chaque fax, chaque e-mail provenant d'un ministère, d'un service du gouvernement ou lui étant adressé, et probablement aussi ceux qui émanent des résidences et quartiers généraux des leaders politiques et militaires italiens et contenant les mots Cavalese et Cermis peuvent être devenus la cible du système Echelon.