[发明专利]一种基于多模激光器的波长跳变混沌保密通信方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于保密通信领域，具体涉及一种基于多模激光器的波长跳变混沌保密通信方法及系统。

背景技术

随着网络容量和用户的爆炸式增长，信息保密越来越受到人们的重视，我国2012年颁布的《通信业“十二五”规划》明确将信息安全列为“十二五”期间的发展重点之一。在目前的应用和研究中，人们主要通过在介质访问控制层进行传统信息加密来提高通信系统的安全性，而对最容易受到攻击的物理层的安全性研究很少。因此，实现物理层的信息保密传输对提高通信系统保密性具有重要意义。

激光器在光反馈、光注入等外部扰动条件下产生的混沌光信号具有独特宽带特性和保密特性，因此基于激光器的全光混沌同步通信在今年来成为了保密光通信研究领域的一大热点。A.Argyris等[A.Argyris,D.Syvrids,L.Larger,V.Annovazzi-Lodi,P.Colet,I.Fischer,J.Garcia-Ojalvo,C.R.Mirasso,L.Pesquera,and K.A.Shore,“Chaos-based communications at high bit rates using commercial fibre-optic links,”Nature,vol.437,no.17,pp.343–346,Nov.2005.]成功地在商用光网络中实现了传输距离为120km，传输速率大于1Gbit/s的混沌保密通信，证明了基于激光器的混沌保密通信技术的可行性和潜在应用。V.Annovazzi-Lodi等[V.Annovazzi-Lodi,G.Aromataris,and M.Benedetti,“Multi-user private transmission with chaotic lasers,”IEEE J.Quantum Electron.,vol.48,no.8,pp.1095-2001,Aug.2012]提出了一种利用混沌激光器实现多用户之间的保密通信的方案。但是，目前已报导的激光混沌保密通信系统均采用单模激光器，信息传输始终保持在一个波长上。这存在一个缺陷：在传输速率较低的情况下，窃密者用波长匹配的滤波器或调谐滤波器可能从信道上过滤出信息(线性滤波法攻击)，同时窃密者还可通过将信道中的混沌光信号注入到波长匹配的激光器中实现混沌同步(同步法攻击)，从而截获信息。

波长跳变传输技术通过将信息分为一系列时隙信息块，在不同时隙分配不同波长进行传输，可以在一定程度上增强信息的安全性。目前关于波长跳变保密通信的研究还不多见。

发明内容

本发明针对背景技术存在的缺陷，提供了一种基于多模激光器的波长跳变混沌保密通信方法及系统，本发明采用多模激光器作为载波源产生多波长混沌光信号，同时采用波长跳变技术使信息在不同时隙通过不同波长混沌光载波进行传输，以波长跳变方案作为混沌载波之外的附加密钥，通过混沌加密和波长跳变两种技术，可以显著提高信息在传输过程中的安全性，适用于宽带保密光通信领域。

本发明的技术方案如下：

一种基于多模激光器的波长跳变混沌保密通信方法，包括以下步骤：

步骤1：将原始信息按照波长跳变方案进行拆分和整合，输出各波长信道的实际传输信息；

步骤2：在发射端，将n个波长的混沌载波信号分离成n个支路，n≥2，将各波长信道的实际传输信息加载至分离后的混沌载波中，然后将n路已调混沌载波复用为一路信号进行传输；

步骤3：在接收端，将接收到的载波信号和本地多模激光器产生的载波分离进n个支路，且每个支路的信号波长相同，在每个支路上，将本地混沌载波和接收到的载波信号转换为电信号，对本地载波进行延时，使本地载波与接收载波达到同步，解密出各波长上的传输信息；

步骤4：将解密出的各波长上的传输信息按照与原始信息相逆的波长跳变方案恢复为原始信息。

一种基于多模激光器的波长跳变混沌保密通信系统，其特征在于，该系统包括驱动端、两个收/发端和光纤，其中：

驱动端包括激光器D-MSL和光耦合器OC，所述激光器为外腔多模半导体激光器，用于产生包含n个波长的混沌载波信号S_D，n≥2；所述光耦合器用于将混沌载波信号S_D分为相等的两束信号(耦合器分光比为50:50)，分别注入两个收/发端；