[發(fā)明專利]一種基于混沌信號(hào)動(dòng)態(tài)同步的密鑰分配方法及系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610225877.X
• 申請(qǐng)日: 2016-04-13
• 公開（公告）號(hào): CN105763313A
• 公開（公告）日: 2016-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 江寧;薛琛鵬;呂韻欣;邱昆
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H04L9/00
• 分類號(hào): H04L9/00;H04L9/08
• 代理公司: 電子科技大學(xué)專利中心 51203
• 代理人: 周劉英

1.一種基于混沌信號(hào)動(dòng)態(tài)同步的密鑰分配方法，其特征在于，包括下列步驟：

將驅(qū)動(dòng)端產(chǎn)生的同一第一混沌光信號(hào)分別發(fā)送至通信雙方；

通信雙方分別對(duì)第一混沌光信號(hào)進(jìn)行多階層光調(diào)制處理，得到第二混沌光信號(hào)并在本地保存，同時(shí)將第二混沌光信號(hào)發(fā)送給通信對(duì)方；其中，對(duì)第一混沌光信號(hào)進(jìn)行多階層光調(diào)制處理具體為：

將第一混沌光信號(hào)作為第一階層的注入光，上一階層的輸出光信號(hào)將作為下一階層的注入光，每個(gè)階層基于各自的隨機(jī)序列對(duì)注入光進(jìn)行光調(diào)制處理，且所有階層的光調(diào)制方式相同，得到每個(gè)階層的輸出光信號(hào)；將最后一個(gè)階層的輸出光信號(hào)作為第二混沌光信號(hào)；

通信雙方分別基于本地和接收的第二混沌光信號(hào)，計(jì)算第二混沌光信號(hào)在隨機(jī)序列的每個(gè)碼元周期內(nèi)的互相關(guān)程度，并判斷所述互相關(guān)程度是否在預(yù)設(shè)閾值內(nèi)，若是，則保留當(dāng)前位置的碼元，得到通信雙方的共享密鑰。

2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，用互相關(guān)系數(shù)C表示第二混沌光信號(hào)在隨機(jī)序列的每個(gè)碼元周期內(nèi)的互相關(guān)程度：其中I_A(t)、I_B(t)表示第二混沌光信號(hào)在不同時(shí)刻t的信號(hào)強(qiáng)度，下標(biāo)用于區(qū)分第二混沌光信號(hào)所屬的通信雙方，符號(hào)“〈·〉”表示時(shí)域上求平均。

3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，當(dāng)互相關(guān)系數(shù)C大于預(yù)設(shè)閾值Thr時(shí)，則保留當(dāng)前位置的碼元，其中Thr的取值為0.8～0.9。

4.如權(quán)利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，將各階層的注入光注入到帶反饋的外腔半導(dǎo)體激光器中，帶反饋的外腔半導(dǎo)體激光器在接收到注入光的同時(shí)還受到自身的帶有隨機(jī)相位調(diào)制的光反饋的擾動(dòng)，并將帶反饋的外腔半導(dǎo)體激光器的輸出光信號(hào)作為下一階層的注入光，其中帶反饋的外腔半導(dǎo)體激光器的隨機(jī)相位調(diào)制基于每個(gè)階層基于各自的隨機(jī)序完成。

5.一種基于混沌信號(hào)動(dòng)態(tài)同步的密鑰分配系統(tǒng)，其特征在于，包括驅(qū)動(dòng)端、級(jí)聯(lián)半導(dǎo)體激光器組和運(yùn)算處理單元，其中級(jí)聯(lián)半導(dǎo)體激光器組和運(yùn)算處理單元分別位于通信雙方；

驅(qū)動(dòng)端由帶反饋的外腔體半導(dǎo)體激光器產(chǎn)生第一混沌光信號(hào)，并經(jīng)光耦合器分光后分別注入到通信雙方的級(jí)聯(lián)半導(dǎo)體激光器組；

級(jí)聯(lián)半導(dǎo)體激光器組包括多個(gè)階層，每個(gè)階層包括一個(gè)帶隨機(jī)相位調(diào)制光反饋的半導(dǎo)體激光器SL，各階層的激光器SL具有相同的調(diào)制速率，相鄰階層之間為單向注入級(jí)聯(lián)，且上一階層的激光器SL的輸出光信號(hào)作為下一階層的激光器SL的注入光，第一混沌光信號(hào)注入第一階層的帶隨機(jī)相位調(diào)制光反饋的半導(dǎo)體激光器；

級(jí)聯(lián)半導(dǎo)體激光器組保存最后一個(gè)階層的輸出光信號(hào)，得到第二混沌光信號(hào)，經(jīng)耦合器分為兩路，一路注入本端的運(yùn)算處理單元，一路經(jīng)光纖發(fā)送給通信對(duì)方；

運(yùn)算處理單元包括互相關(guān)程度計(jì)算單元和密鑰分配單元，其中相關(guān)程度計(jì)算單元包括兩路輸入信號(hào)，其中一路為本端注入的第二混沌光信號(hào)，另一路為通信對(duì)方發(fā)送的第二混沌光信號(hào)；對(duì)兩路輸入信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換及模數(shù)轉(zhuǎn)換后，計(jì)算兩路輸入信號(hào)在隨機(jī)序列的每個(gè)碼元周期內(nèi)的互相關(guān)程度，并將計(jì)算結(jié)果發(fā)送給密鑰分配單元；密鑰分配單元判斷計(jì)算結(jié)果是否在預(yù)設(shè)閾值內(nèi)，若是，則保留當(dāng)前位置的碼元。

6.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，驅(qū)動(dòng)端的帶反饋的外腔體半導(dǎo)體激光器由半導(dǎo)體激光器和反射鏡構(gòu)成。