[發明專利]一種基于MD5校驗和AES加密的TWDM-PON系統物理層安全方法

有效

• 申請號: 202010583823.7
• 申請日: 2020-06-24
• 公開（公告）號: CN111786773B
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發明（設計）人: 鞏小雪;宣冉;張琦涵;郭磊;胡安琪
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H04L9/06
• 分類號: H04L9/06;H04J14/02;H04Q11/00;H04L27/26
• 代理公司: 重慶市恒信知識產權代理有限公司 50102
• 代理人: 陳棟梁

本發明請求保護一種基于MD5校驗和AES加密的TWDM?PON系統物理層安全方法，屬于通信技術領域，過程如下：在發送端OLT處，產生實值OFDM信號，對需要發送的比特流進行一次計算，得到比特數據的MD5值。然后每路比特數據置亂后進行AES加密和LDPC編碼。再進行MQAM編碼和OFDM調制。將加密的OFDM信號進行上采樣、數模轉換、濾波器濾波等操作。最后采用馬赫增德爾調制器將電信號調制到光載波上，進而發送到光纖信道上傳輸。在接收端ONU處對電信號加以與發送端相反的操作，計算其MD5值，比較發送端和接收端的兩次MD5值，采用本發明中基于MD5校驗和AES加密的TWDM?PON系統物理層安全方法，能有效提高系統的安全性和數據的準確性。

技術領域

本發明屬于通信技術領域，尤其涉及一種基于MD5校驗和AES(AdvancedEncryption Standard，高級加密標準)加密的TWDM-PON(Time and Wavelength DivisionMultiplexing-Passive Optical Network，時分和波分復用無源光網絡)系統物理層安全方法。

背景技術

接入網技術具有覆蓋面廣、能準確知悉用戶需求和低成本的特點。它既是連接用戶和核心網絡的橋梁，也是整個通信網可以健康高速發展的不可或缺的一部分。隨著用戶對帶寬需求的持續增加，下一代接入網需要更加先進的調制技術和接入技術。TWDM-PON是下一代無源光網絡主流技術方案，這種技術不僅能提供高帶寬，而且其成本適宜、高擴展性的接入需求等優勢也受到了越來越多的關注。然而，在接入網技術大力發展的同時，網絡安全性問題日益突出。為保證光接入網安全，主要措施為上層加密和物理層加密兩類。但是上層加密存在兩大問題：其一是上層加密無法保證報頭或者控制信息的安全性，其二是上層加密的密鑰管理十分復雜。物理層加密可以對所有的數據進行加密，并且物理層加密方式具有靈活、復雜度低、易于實現等優勢，因而受到廣泛的關注。物理層的加密方法有異或門擾亂、光編碼、分組密碼等。傳統的異或門可以通過暴力破解，光編碼面臨多用戶干擾和編碼空間問題，無法滿足未來高速網需求，DES加密算法是分組加密算法中公開密碼算法的先例，其安全性來源于破解密碼計算上和時間上的困難性，然而計算機網絡技術飛速發展，實驗證明，有著56bit密鑰的DES已經不能作為可靠的加密算法應用在實際工作中了。鑒于此，AES算法應運而生，該算法密鑰長度為128bit，192bit，256bit，是DES算法的替代品，具有安全、高效的良好性能，因此，該算法具有較高的開發潛力。

發明內容

本發明旨在解決以上現有技術的問題。提出了一種基于MD5校驗和AES加密的TWDM-PON系統物理層安全方法。本發明的技術方案如下：

一種基于MD5校驗和AES加密的TWDM-PON系統物理層安全方法，其包括以下步驟：

步驟1：在OLT(光線路終端)中，產生多路實值的OFDM(正交頻分復用)信號，每一路數據的比特流都來源于一幅圖片的灰度值，對需要發送的比特流，計算出比特數據的MD5值，MD5是分組處理原文的信息，每512位為一組，每組16×32位進行計算，直到處理完所有的信息；

步驟2：對每路比特數據置亂后進行AES加密；

步驟3：對經過步驟2加密過后的比特數據進行LDPC編碼，LDPC編碼是以校驗矩陣為前提，再由校驗矩陣獲得生成矩陣，生成矩陣再產生不同的碼字；

步驟4：對經過步驟3編碼處理過后的比特數據依次進行MQAM和OFDM調制，再將加密的OFDM信號進行上采樣、數模轉換、濾波器濾波在內的操作，最后采用馬赫增德爾調制器將電信號調制到光載波上，進而發送到光纖信道上傳輸；

步驟5：在接收端ONU處，將接收到的光信號經過熱調制FP濾波器進行濾波，選擇合適的波長接收符合條件的光信號，接著傳入光電轉換器中將光信號轉換成電信號，再對電信號加以與發送端相反的操作，依次為：濾波器濾波，模數轉換，下采樣，OFDM解調和MQAM解調；