[发明专利]一种基于色散-级联反馈加密的硬件保密光纤通信系统

说明书

本发明公开了一种基于色散‑级联反馈加密的硬件保密光纤通信系统，涉及光纤通信的技术领域，包括信号发生模块、信号加密模块、光纤传输模块、信号解密模块和信号接收模块；信号发生模块的输出端与信号加密模块的输入端连接，信号加密模块的输出端与光纤传输模块的输入端连接，光纤传输模块的输出端与信号解密模块的输入端连接，信号解密模块的输出端与信号接收模块的输入端连接；本发明信号加密模块基于色散‑级联反馈结构对原始信号进行多次加密，在加密过程中大大增强了系统的保密性和安全性；同时，信号解密模块首先要在结构上与信号加密模块对称，对多次加密进行解密，在解密过程中同样增强了系统的保密性和安全性。

技术领域

本发明涉及光纤通信的技术领域，更具体地，涉及一种基于色散-级联反馈加密的硬件保密光纤通信系统。

背景技术

光纤通信具有损耗较低、传输容量大以及抗电磁干扰能力强的优点，然而，光纤通信在提供高质量和高效益通信的同时，也暴露出潜在的安全问题，如何在保证安全性的前提下提供大容量、高速的光通信成为许多研究者关注的焦点。目前，研究者提出各种不同的光网络加密技术，大致上分为基于软件的加密系统、基于硬件的加密系统以及基于软硬结合的加密系统。其中基于硬件的加密系统主要包括量子加密系统、混沌加密系统、以及光脉冲展宽加密系统等。通过这些技术，可以有效地提高数据的安全性和保密。量子加密系统理论上可以提供无限的安全性，但存在成本较高和与传统光通信系统不能兼容的问题。混沌加密系统是目前基于硬件光网络加密的一种主流技术，使用宽带的混沌信号加密光调制信号，加密方式分为混沌调制和混沌隐藏两种，通过在接收端基于相同硬件结构和参数产生与发送端同步的混沌以解密，但于混沌信号对噪声和光纤损伤敏感，长距离混沌同步仍是现阶段研究亟需攻克的难题。光脉冲展宽加密系统通过将光脉冲信号展宽以隐藏在系统噪声来实现加密，具有抗干扰能力强以及传输容量大等优势，但需要高速密钥分发以支撑系统的安全性。因此，探究更高效可靠的硬件加密技术，使其不仅能够实现大容量、长距离传输，还能进一步保障可靠传输和与现有光网络体系兼容，具有重要的现实意义。

2019年3月12日公开的中国专利申请CN109462479A提供了一种保密光纤通信系统。该系统中，信号发送端的信号输出端与发送端加密模块的信号输入端连接；发送端加密模块的信号输出端通过光纤链路与接收端解密模块的信号输入端连接；接收端解密模块的信号输出端与信号接收端连接；初始混沌激光发生装置的信号输出端分别与发送端混沌激光发生装置和接收端混沌激光发生装置的信号输入端连接；发送端混沌激光发生装置的信号输出端通过发送端光电探测器与发送端加密模块的控制信号输入端连接；接收端混沌激光发生装置的信号输出端通过接收端光电探测器与接收端解密模块的控制信号输入端连接。该发明基于混沌加密，通过在接收端产生与发送端同步的混沌以解密，但于混沌信号对噪声和光纤损伤敏感，长距离混沌同步时无法保证系统的保密性和安全性。

发明内容

本发明为克服上述现有的光纤通信系统在大容量、长距离传输信号时，保密性不高的缺陷，提供一种基于色散-级联反馈加密的硬件保密光纤通信系统，可以实现大容量、长距离的高效传输的同时，增强系统的保密性和安全性。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

本发明提供一种基于色散-级联反馈加密的硬件保密光纤通信系统，所述系统包括信号发生模块、信号加密模块、光纤传输模块、信号解密模块和信号接收模块；

信号发生模块的输出端与信号加密模块的输入端连接，信号加密模块的输出端与光纤传输模块的输入端连接，光纤传输模块的输出端与信号解密模块的输入端连接，信号解密模块的输出端与信号接收模块的输入端连接；

信号发生模块产生原始信号，并将原始信号发送至信号加密模块；信号加密模块具有色散-级联反馈结构，对原始信号进行多次加密，获得加密信号；加密信号通过光纤传输模块发送至信号解密模块，信号解密模块的结构与信号加密模块对称，对加密信号进行多次解密，获得解密信号后发送至信号接收模块；信号接收模块将解密信号还原为原始信号。