基于光纤信道的双向混沌保密通信的研究

【摘要】：随着信息社会的不断发展,人们对通信的容量和安全性能的要求不断提高,具有高速、高保密性的新一代信息安全保密技术成为了研究热点。由于混沌具有对初值敏感、类噪声性、长周期遍历性以及难以长期预测等特性,非常适合用于开发出基于物理层面的信息保密传输技术。相对于电路混沌系统,基于半导体激光器的激光混沌系统具有宽带宽、高度复杂性、与现有光纤通信系统之间良好的兼容性等优势,更加适合用于高速、长距离保密通信。目前,人们已经对基于半导体激光器的激光混沌同步以及在保密通信中的应用进行了一定的研究,但是对于双向长距离光纤混沌保密通信系统的研究还比较缺乏。 本文简单介绍了混沌及其同步的基本理论,分析了光纤信道对基于半导体激光器的混沌同步及通信性能的影响,重点对我们提出的一种新型的双向长距离光纤混沌保密通信系统方案进行了研究。这一新型的双向长距离光纤混沌保密通信系统方案是基于两个在驱动混沌信号注入下的响应半导体激光器之间的混沌同步,实现信息在光纤中双向、长距离的保密传输。通过建立相应的理论模型,研究了系统的双向传输性能、以及系统性能随光纤信道长度的变化。研究结果表明：两个同时受到发自同一驱动混沌激光器的混沌光注入下响应激光器,在合适的系统参数条件下两个响应激光器的混沌输出虽然与注入混沌信号相差很大,但两个响应激光器的混沌输出却能实现非常好的无时间延迟的等时同步；采用普通单模光纤作为传输信道,信息经过50km传输后,解调信息Q因子可达到6以上；采用色散位移光纤,信息经过200m的传输,解调信息Q因子还可达6以上。因此,该系统方案理论上可用于信息的双向、长距离混沌保密传输。另外,我们对窃听者可能获取信息的各个途径进行了考察,结果显示该系统具有很好的安全性。