[發(fā)明專利]大氣光信道密鑰提取中的測量異常值差分幅值比對(duì)篩除方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111569693.2
• 申請(qǐng)日: 2021-12-22
• 公開（公告）號(hào): CN114301587A
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李瓊;陳純毅;胡小娟;于海洋;倪小龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 長春理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H04L9/08
• 分類號(hào): H04L9/08;H04B10/079;H04B10/70;H04B10/50
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本發(fā)明公開一種大氣光信道密鑰提取中的測量異常值差分幅值比對(duì)篩除方法。本方法通過比對(duì)采集的大氣光信道中傳輸光信號(hào)的測量采樣值的差分幅值，篩除通信雙方采集到的電信號(hào)數(shù)據(jù)中的測量異常值，降低了信道噪聲和設(shè)備噪聲對(duì)信道互易性影響，達(dá)到了提高信道雙方提取原始共享隨機(jī)比特序列的一致率的目的。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于信息安全技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種大氣光信道密鑰提取中的測量異常值差分幅值比對(duì)篩除方法。

背景技術(shù)

當(dāng)今，信息安全備受人們關(guān)注。在網(wǎng)絡(luò)通信中，為了保護(hù)通信雙方傳送的數(shù)據(jù)，通常需要對(duì)傳送的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密。若用傳統(tǒng)公鑰體制實(shí)現(xiàn)共享密鑰分配，在量子計(jì)算機(jī)實(shí)用化后，其安全性會(huì)受到挑戰(zhàn)。量子密鑰分配也是一種給合法通信雙方分配共享密鑰的技術(shù)，但是當(dāng)前量子密鑰分配的實(shí)施成本太高。如何低成本且安全地為合法通信雙方分配共享密鑰是一個(gè)值得進(jìn)一步研究的問題。

有研究者提出從互易的雙向大氣湍流光信道的隨機(jī)光信號(hào)中提取共享隨機(jī)比特的方法，進(jìn)而用提取的共享隨機(jī)比特來生成被信道兩端的通信雙方共享的隨機(jī)密鑰。從隨機(jī)光信號(hào)中提取隨機(jī)比特時(shí)，首先需要對(duì)隨機(jī)光信號(hào)進(jìn)行測量及采樣，再對(duì)采樣值進(jìn)行閾值化計(jì)算。理想狀態(tài)下，信道互易性良好，測量采樣值中也不含噪聲，在此基礎(chǔ)上信道兩端提取的隨機(jī)比特序列基本相同；但實(shí)際上，在地球大氣環(huán)境中兩個(gè)通視的激光收發(fā)端建立起的雙向光傳輸信道中會(huì)出現(xiàn)隨機(jī)極端情況，減弱信道互易性，導(dǎo)致測量采樣值異常，最終降低信道兩端提取隨機(jī)比特序列的一致率。申請(qǐng)?zhí)枮?02011376004.1的中國發(fā)明專利指出保證信道兩端提取的隨機(jī)比特序列(稱為原始共享隨機(jī)比特序列)基本相同的前提是雙向光傳輸信道具有良好的互易性，所以在現(xiàn)實(shí)密鑰提取時(shí)有必要在得到隨機(jī)光信號(hào)測量采樣值之后，篩除其中的異常值，再進(jìn)行閾值化計(jì)算得到原始共享隨機(jī)比特序列。通過測量異常值篩除可顯著提高信道兩端提取原始共享隨機(jī)比特序列的一致率。本發(fā)明公開一種大氣光信道密鑰提取中的測量異常值差分幅值比對(duì)篩除方法，本方法通過比對(duì)信道兩端測量采樣值的差分幅值進(jìn)行測量異常值的篩除，從而提高信道兩端提取原始共享隨機(jī)比特序列的一致率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，提供一種大氣光信道密鑰提取中的測量異常值差分幅值比對(duì)篩除方法，通過比對(duì)大氣雙向光信道兩端測量采樣值的差分幅值，實(shí)現(xiàn)測量異常值的篩除，在此基礎(chǔ)上再進(jìn)行共享隨機(jī)比特提取，以提高信道兩端提取共享隨機(jī)比特的一致率。

本方法的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：大氣光信道密鑰提取中的測量異常值差分幅值比對(duì)篩除方法，其特征在于，所需的硬件系統(tǒng)和執(zhí)行步驟如下：

需要激光收發(fā)端機(jī)A和激光收發(fā)端機(jī)B，激光收發(fā)端機(jī)A和激光收發(fā)端機(jī)B相互通視。激光收發(fā)端機(jī)A包括激光器A、收發(fā)光學(xué)系統(tǒng)A、探測器A和計(jì)算機(jī)A。激光收發(fā)端機(jī)B包括激光器B、收發(fā)光學(xué)系統(tǒng)B、探測器B和計(jì)算機(jī)B。如圖1所示，所述激光器A發(fā)出的激光信號(hào)A001經(jīng)收發(fā)光學(xué)系統(tǒng)A發(fā)射到大氣湍流信道中，激光信號(hào)A001到達(dá)收發(fā)光學(xué)系統(tǒng)B后再入射到探測器B上；所述激光器B發(fā)出的激光信號(hào)B001經(jīng)收發(fā)光學(xué)系統(tǒng)A發(fā)射到大氣湍流信道中，激光信號(hào)B001到達(dá)收發(fā)光學(xué)系統(tǒng)B后再入射到探測器A上；所述計(jì)算機(jī)A實(shí)時(shí)采集探測器A輸出的電信號(hào)，所述計(jì)算機(jī)B實(shí)時(shí)采集探測器B輸出的電信號(hào)。

1)本方法的第一部分是使激光收發(fā)端機(jī)A和激光收發(fā)端機(jī)B正常工作，具體操作包括：

步驟Step101：使激光器A和激光器B正常工作，使探測器A和探測器B正常工作，使計(jì)算機(jī)A和計(jì)算機(jī)B正常工作，使收發(fā)光學(xué)系統(tǒng)A和收發(fā)光學(xué)系統(tǒng)B相互對(duì)準(zhǔn)并正常工作。

2)本方法的第二部分在激光收發(fā)端機(jī)A中執(zhí)行以下操作：