[發(fā)明專利]一種基于內(nèi)生的光網(wǎng)絡(luò)物理層安全防護(hù)系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211421294.6
• 申請日: 2022-11-14
• 公開（公告）號: CN116112092A
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮楠;李少波;羅青松
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所
• 主分類號: H04B10/70
• 分類號: H04B10/70;H04L9/08;H04L9/40
• 代理公司: 河北東尚律師事務(wù)所 13124
• 代理人: 王文慶

1.一種基于內(nèi)生的光網(wǎng)絡(luò)物理層安全防護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，發(fā)射方包括：明文數(shù)據(jù)生成模塊、種子密鑰模塊、運(yùn)行密鑰模塊、符號映射模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、電光調(diào)制模塊和激光器；合法方包括：光電轉(zhuǎn)換模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、符號數(shù)字信號處理模塊、符號相噪量化模塊、符號解密模塊、符號解映射模塊、明文數(shù)據(jù)恢復(fù)模塊和秘鑰提取模塊；

發(fā)射方的處理過程：

明文數(shù)據(jù)生成模塊用于生成明文數(shù)據(jù)，發(fā)送至符號映射模塊；

種子密鑰模塊用于接收合法方的種子密鑰，將種子密鑰通過密鑰的一致性測試和隨機(jī)性測試后發(fā)送至運(yùn)行密鑰模塊；

運(yùn)行密鑰模塊用于通過移位寄存器的方式將種子密鑰進(jìn)行擴(kuò)展，并發(fā)送至符號映射模塊；

符號映射模塊用于將明文數(shù)據(jù)與擴(kuò)展后的種子密鑰進(jìn)行符號映射，將符號映射后的數(shù)據(jù)發(fā)送至數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊；

數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊用于將符號映射模塊后的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換后的模擬數(shù)據(jù)發(fā)送至電光調(diào)制模塊；

電光調(diào)制器模塊用于將將激光器產(chǎn)生的光信號作為光載波，將模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制，將電光調(diào)制后的信號通過光纖鏈路進(jìn)行傳輸；

合法方的處理過程：

光電轉(zhuǎn)換模塊用于將接收的光信號與本振轉(zhuǎn)換成電信號，將光電轉(zhuǎn)換后的模擬數(shù)據(jù)發(fā)送至模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊；

模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊用于將光電轉(zhuǎn)換后的模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，發(fā)送至符號數(shù)字信號處理模塊；

符號數(shù)字信號處理模塊用于將接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字信號處理后發(fā)送至符號相噪量化模塊；

符號相噪量化模塊用于對數(shù)字信號處理后數(shù)據(jù)的相位進(jìn)行噪聲量化，將相位隨機(jī)性量化后的數(shù)據(jù)發(fā)送至密鑰提取模塊，并將數(shù)字信號處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送至符號解密模塊；

密鑰提取模塊用于將相位隨機(jī)性量化后的數(shù)據(jù)進(jìn)行種子密鑰的生成，將生成的種子密鑰發(fā)送至發(fā)射方和符號解密模塊；

符號解密模塊用于對數(shù)字信號處理后的數(shù)據(jù)按照加密的規(guī)則進(jìn)行解密，將解密后的數(shù)據(jù)發(fā)送至符號解映射模塊；

符號解映射模塊用于對解密后的數(shù)據(jù)進(jìn)行解映射后發(fā)送至明文數(shù)據(jù)恢復(fù)模塊；

明文數(shù)據(jù)恢復(fù)模塊用于從解映射后的數(shù)據(jù)中恢復(fù)出明文數(shù)據(jù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于內(nèi)生的光網(wǎng)絡(luò)物理層安全防護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，符號相噪量化模塊包括相位旋轉(zhuǎn)角度計(jì)算模塊、相位旋轉(zhuǎn)角度量化模塊和角度量化后處理模塊；

相位旋轉(zhuǎn)角度計(jì)算模塊用于根據(jù)數(shù)字信號處理后的數(shù)據(jù)計(jì)算由于激光器的線寬和光纖傳輸過程中非線性引起的符號星座圖的相位旋轉(zhuǎn)；

相位旋轉(zhuǎn)角度量化模塊用于將符號星座圖的相位旋轉(zhuǎn)通過均勻量化的方法將相位旋轉(zhuǎn)的角度量化為0和1的隨機(jī)序列；

角度量化后處理模塊用于將量化生成的0和1的隨機(jī)序列進(jìn)行密鑰的生成率、一致率以及隨機(jī)性的增強(qiáng)處理后發(fā)送至密鑰提取模塊。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于內(nèi)生的光網(wǎng)絡(luò)物理層安全防護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，符號數(shù)字信號處理模塊包括前端硬件不理想補(bǔ)償模塊、色散補(bǔ)償模塊、定時(shí)恢復(fù)模塊、偏振跟蹤和均衡模塊、頻率估計(jì)模塊和相位估計(jì)模塊；

前端硬件不理想補(bǔ)償模塊用于基于施密特正交變換原理補(bǔ)償數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)中信號正交分量和相位增量的幅度功率不平衡和相位不平衡；

色散補(bǔ)償模塊用于通過構(gòu)造光纖信道傳遞函數(shù)進(jìn)行數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)中大色散補(bǔ)償；

定時(shí)恢復(fù)模塊用于采用Gardner算法對收發(fā)兩端時(shí)鐘的偏差進(jìn)行校正；

偏振跟蹤和均衡模塊用于采用恒模算法的盲均衡算法對數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行偏振解復(fù)用以及補(bǔ)償光纖鏈路的偏振膜色散引起的信號損傷；

頻率估計(jì)模塊用于采用四次方算法進(jìn)行載波頻率的追蹤，補(bǔ)償數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)中的載波頻率偏移；

相位估計(jì)模塊用于采用V-V算法進(jìn)行載波相位的追蹤，補(bǔ)償數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)中的載波相位偏移。