[發明專利]一種基于光時域微分的安全高速密鑰分發系統及方法

有效

• 申請號: 202011215710.8
• 申請日: 2020-11-04
• 公開（公告）號: CN112291008B
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發明（設計）人: 王大銘
• 申請（專利權）人: 山西財經大學
• 主分類號: H04B10/25
• 分類號: H04B10/25;H04L9/08
• 代理公司: 太原科衛專利事務所(普通合伙) 14100
• 代理人: 朱源;侯小幸

本發明公開了一種基于光時域微分的安全高速密鑰分發系統及方法，涉及保密通信技術領域。該系統通過超輻射發光二極管發出驅動信號通過1×2光纖耦合器分為兩路，然后驅動兩個多模混沌半導體激光器模塊分別輸出混沌激光，通過各自對應的波分復用器分為多路，再進入對應的光時域微分模塊，經過波分復用器將微分后的混沌信號耦合到同一根光纖中，各自對應的光電探測器將混沌激光信號轉化為電信號，該電信號通過模數轉換器轉換為隨機序列并儲存在對應的存儲器中，將兩個存儲器中儲存的私鑰在公共信道上進行交換，選擇相同私鑰所對應的隨機序列便可得到一致的密鑰。本發明設計合理，能有效增加增強密鑰分發的安全性，提升密鑰分發速率，解決現有密鑰分發中安全性不足及分發速率慢的問題。

技術領域

本發明涉及保密通信技術領域，具體為一種基于光時域微分的安全高速密鑰分發系統及方法。

背景技術

近年來，光纖網絡傳輸中信息泄漏事件日益嚴重，對人們的生活、社會穩定和經濟發展造成嚴重影響，防止信息泄漏最有效的方案是保密通信。

目前常見的加密方案主要包括：①基于數學算法的密鑰加密：但由于確定算法導致其安全性不足，存在安全隱患（Annual International Cryptology Conference, pp.17-36, 2005）。②基于單光子不可克隆的量子密鑰分發：竊聽光量子必會改變其狀態而被檢測發現，從而實現密鑰分發的絕對安全，然而，受限于單光子探測速率及長距離傳輸過程中光纖損耗的影響，其密鑰分發速率為bps量級（Nature Photonics, vol. 9, pp. 163-168, 2015）。③基于超長腔光纖激光器的密鑰分發：英國學者? Atalla等人通過調控光纖激光器波長實現了密鑰的安全分發，其分發速率與傳輸距離成反比，傳輸距離500km的條件下密鑰分發速率為100bps（Laser Photonics Reviews, vol. 8, pp. 436-442, 2014）。④基于信道噪聲的密鑰分發：俄羅斯學者? Konstantin等人利用光纖信道中高相關的信道噪聲提取密鑰，受限于信道噪聲信號的帶寬，密鑰分發速率在Mbps量級。⑤基于混沌同步的密鑰分發：日本學者?Koizumi等人利用同一信號驅動兩個鏡面反饋激光器達到混沌同步，通過對反饋光的相位鍵控提取一致的隨機密鑰，最終實現傳輸距離為120km速率為184kbps的密鑰分發（Optics Express, vol. 21, pp. 17869-17893, 2017），由于相位鍵控過程中混沌同步恢復時間的影響，密鑰分發速率限制在kbps量級。

現行光纖通信干線速率已達Gbps，上述方案均無法滿足現有高速通信的加密需求，因此，有必要設計一種同時具備安全及高速的密鑰分發系統。

發明內容

本發明為了解決現行光纖通信中密鑰分發速率慢、無法滿足高速通信加密傳輸的問題，提供了一種基于光時域微分的安全高速密鑰分發系統及方法。