[發明專利]混沌光網絡的物理層防護方法、系統、組網方法及網絡

有效

• 申請號: 201810866610.8
• 申請日: 2018-08-01
• 公開（公告）號: CN108964873B
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發明（設計）人: 周鵬;李響;肖希;李漢兵;高永東;張繼軍;余少華
• 申請（專利權）人: 武漢郵電科學研究院有限公司
• 主分類號: H04L9/00
• 分類號: H04L9/00;H04L27/00;H04K1/02;H04J14/02
• 代理公司: 武漢智權專利代理事務所(特殊普通合伙) 42225
• 代理人: 沈林華

本發明公開了一種混沌光網絡的物理層防護方法、系統、組網方法及網絡，涉及混沌光網絡的物理層防護領域。該多維物理層防護方法包括以下步驟：發送端進行光混沌相位調制之后，再進行數字混沌加密，控制偏振變化的速度和每次的變化量，在混沌光網絡的物理層實現兩級硬件加密；接收端先進行數字混沌解密，再進行光混沌相位解調，在混沌光網絡的物理層實現兩級硬件解密。本發明在時間、頻率和偏振三個維度上進行加密，混沌信號和偏振擾動明顯增強保密度，控制偏振變化的速度和每次的變化量，使截獲概率顯著降低。

技術領域

本發明涉及混沌光網絡的物理層防護領域，具體是涉及一種混沌光網絡的物理層防護方法、系統、組網方法及網絡。

背景技術

混沌光通信系統的技術要點有三個部分：混沌光發生、混沌光調制、混沌光接收。產生混沌光的結構主要有四種：電流直接調制、外光注入、外光反饋、光電反饋四種結構。混沌光調制方式有：混沌調制(CM)、混沌掩蓋(CMS)和混沌鍵控(CSK)。混沌調制的性能優于混沌鍵控的性能，混沌鍵控的性能優于混沌掩蓋的性能。保密且高效的混沌光通信系統往往受到器件參數、結構和調制方式的限制，混沌同步參數確定需要找準混沌復雜度和可行性的平衡點。

混沌光通信能采用常規的光通信器件，利用調制器的非線性產生混沌載波，易于與現有光通信系統兼容，也是國際商用網絡中實現保密傳輸的唯一混沌加密方案。在光電反饋方案中，一般采用接收端開環，發送數據參與混沌光產生的結構，相對來說，外光反饋更容易實現，并且也能獲得較高的混沌光帶寬和傳輸距離。在點對點的混沌光通信系統中，設計采用光電反饋和開環接收的通信結構。

混沌光通信利用光混沌屬性完成混沌光產生和同步，在接收端和發送端，所使用的光器件必須具有非常接近的混沌屬性。在混沌保密系統組網的過程中，難度較大，若加密結構只利用系統的物理層，則可以用數據鏈路層組網。這種組網方式系統不需要額外增加器件，只需增加系統軟件功能，易于商業化，與現有商業系統存在兼容可能。

混沌通信能為信號提供顯著的物理層防護效果，如果第三方能獲得與發射系統同類型的通信器件，并通過仔細調節實現與發射端的配對，混沌信號仍然能被接收。此外，現有的混沌加密都是通過時域反饋的方式實現，可通過采樣時間序列并利用復雜數學算法加以破解。在時域反饋混沌系統上通過軟件加密等多次加密方式，可提高其保密度，但不能從根本上解決問題。

發明內容

本發明的目的是為了克服上述背景技術的不足，提供一種混沌光網絡的物理層防護方法、系統、組網方法及網絡，在時間、頻率和偏振三個維度上進行加密，混沌信號和偏振擾動明顯增強保密度，控制偏振變化的速度和每次的變化量，使截獲概率顯著降低。

第一方面，本發明提供一種混沌光網絡的多維物理層防護方法，包括以下步驟：

發送端進行光混沌相位調制之后，再進行數字混沌加密，控制偏振變化的速度和每次的變化量，在混沌光網絡的物理層實現兩級硬件加密；

接收端先進行數字混沌解密，再進行光混沌相位解調，在混沌光網絡的物理層實現兩級硬件解密。

第二方面，本發明還提供一種用于實現上述方法的光電反饋式多維物理層防護系統，該系統包括發送端和接收端，所述發送端包括至少一個光混沌相位調制環和帶有加偏振電路的偏振控制器，加偏振電路控制偏振控制器偏振變化的速度和每次的變化量，接收端包括帶有消偏振電路的偏振控制器和至少一個光混沌相位解調環。

在上述技術方案的基礎上，所述加偏振電路的偏振擾動速度至少為500K弧度每秒，消偏振電路的偏振消除速度與加偏振電路的偏振擾動速度對應。

在上述技術方案的基礎上，所述偏振控制器由光偏振控制器實現，光偏振控制器包括波片型偏振控制器、光纖環型偏振控制器、電光型偏振控制器、壓光型偏振控制器。