[發明專利]一種基于概率整形的信道加密方法和系統

有效

• 申請號: 202010591527.1
• 申請日: 2020-06-24
• 公開（公告）號: CN111865575B
• 公開（公告）日: 2023-05-05
• 發明（設計）人: 劉武;羅鳴;賀志學
• 申請（專利權）人: 武漢郵電科學研究院有限公司
• 主分類號: H04L9/08
• 分類號: H04L9/08;H04L1/00;H04B10/079
• 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: 王江能

一種基于概率整形的信道加密方法和系統，涉及光通信中的信道加密領域，方法包括步驟：S101.光鏈路兩端同時發送測試數據到對端，對端收到所述測試數據后進行回傳；S102.光鏈路兩端接收對端回傳的測試數據，經過比對計算得到SNR，根據SNR計算對應的整形概率，并生成對應的碼字集；S103.光鏈路兩端根據相同的碼字集對傳輸的數據進行概率整形編碼和解碼；S104.判斷是否出現時間到期或信道改變，若是，轉入S101；否則進入S103。本發明通過監測信道SNR動態調整鏈路兩端的概率整形編碼，提高通信容量的同時也提高了信道安全保密性。

技術領域

本發明涉及光通信中的信道加密領域，具體來講涉及一種基于概率整形的信道加密方法和系統。

背景技術

由于光纖難以泄露電磁波也難以被外界干擾，光纖通信自誕生之初被認為有極高的安全性。但隨著技術的進步，光纖竊聽技術已經逐步發展成熟并被用于海底監聽，與此相對應的，國外通信設備公司也研究出光纖加密方法。目前我國在光纖保密通信領域還少有研究，光纖通信安全性面臨嚴重挑戰。因此有必要加大光纖加密通信的研究和開發，增加信息安全。

目前國際上流行的保密通信技術主要有以下幾類：①虛擬專用網絡(VPN)通信技術:VPN通過算法在協議層進行加密，具有使用方便、成本低廉得優點，但是所有基于算法的加密手段都已被證明是可以破解的。目前國際上對非數學的密碼理論與技術例如包括信息隱形，量子密碼，基于生物特征的識別理論與技術等非常關注，這些非數學的密碼加密技術都還不夠成熟。②專用網絡通信技術:特點是通信鏈路獨享，且成本高。為進一步提高光纖鏈路的保密性，大量研究集中于基于混沌的光纖信道加密，但這種方法依然難以動態調節。

發明內容

針對現有技術中存在的缺陷，本發明的目的在于提供一種基于概率整形的信道加密方法和系統，通過監測信道SNR(Signal?Noise?Ratio，信噪比)動態調整鏈路兩端的概率整形編碼，提高通信容量的同時也提高了信道安全保密性。

為達到以上目的，一方面，采取一種基于概率整形的信道加密方法，包括步驟：

S101.光鏈路兩端同時發送測試數據到對端，對端收到所述測試數據后進行回傳；

S102.光鏈路兩端接收對端回傳的測試數據，經過比對計算得到SNR，根據SNR計算對應的整形概率，并生成對應的碼字集；

S103.光鏈路兩端根據相同的碼字集對傳輸的數據進行概率整形編碼和解碼；

S104.判斷是否出現時間到期或信道改變，若是，轉入S101；否則進入S103。

優選的，所述測試數據選用偽隨機數，對端接收到所述測試數據后，不經過糾錯環節，恢復出的帶噪音和誤碼的符號直接回傳。

優選的，所述光鏈路兩端傳輸概率整形編碼后的數據給對端，對端接收編碼后的數據進行處理的過程中，包括糾錯環節。

優選的，所述光鏈路兩端基于回傳的測試數據獲得的SNR采用相同的概率分布，生成相同概率的編碼的碼字集。

優選的，所述根據碼字集將均勻分布的原始比特數據流映射到不同概率分布的符號，對端根據相同的碼字集解碼。

優選的，所述光鏈路兩端發送和接收測試數據的時間起止點基本一致；

所述光鏈路兩端在步驟S103的數據傳輸前，留有足夠的時間建立碼字集。

優選的，步驟S103中經過比對計算得到SNR的方式包括：

光鏈路兩端接收對端回傳的測試數據，與原本發送的測試數據進行比對計算，測得測試數據的SNR；

或者，光鏈路兩端接收對端回傳的測試數據，與原本發送的測試數據進行比對計算，測得測試數據的BER，根據BER計算得到SNR。