[发明专利]混沌光网络的物理层防护方法、系统、组网方法及网络

说明书

本发明公开了一种混沌光网络的物理层防护方法、系统、组网方法及网络，涉及混沌光网络的物理层防护领域。该多维物理层防护方法包括以下步骤：发送端进行光混沌相位调制之后，再进行数字混沌加密，控制偏振变化的速度和每次的变化量，在混沌光网络的物理层实现两级硬件加密；接收端先进行数字混沌解密，再进行光混沌相位解调，在混沌光网络的物理层实现两级硬件解密。本发明在时间、频率和偏振三个维度上进行加密，混沌信号和偏振扰动明显增强保密度，控制偏振变化的速度和每次的变化量，使截获概率显著降低。

技术领域

本发明涉及混沌光网络的物理层防护领域，具体是涉及一种混沌光网络的物理层防护方法、系统、组网方法及网络。

背景技术

混沌光通信系统的技术要点有三个部分：混沌光发生、混沌光调制、混沌光接收。产生混沌光的结构主要有四种：电流直接调制、外光注入、外光反馈、光电反馈四种结构。混沌光调制方式有：混沌调制(CM)、混沌掩盖(CMS)和混沌键控(CSK)。混沌调制的性能优于混沌键控的性能，混沌键控的性能优于混沌掩盖的性能。保密且高效的混沌光通信系统往往受到器件参数、结构和调制方式的限制，混沌同步参数确定需要找准混沌复杂度和可行性的平衡点。

混沌光通信能采用常规的光通信器件，利用调制器的非线性产生混沌载波，易于与现有光通信系统兼容，也是国际商用网络中实现保密传输的唯一混沌加密方案。在光电反馈方案中，一般采用接收端开环，发送数据参与混沌光产生的结构，相对来说，外光反馈更容易实现，并且也能获得较高的混沌光带宽和传输距离。在点对点的混沌光通信系统中，设计采用光电反馈和开环接收的通信结构。

混沌光通信利用光混沌属性完成混沌光产生和同步，在接收端和发送端，所使用的光器件必须具有非常接近的混沌属性。在混沌保密系统组网的过程中，难度较大，若加密结构只利用系统的物理层，则可以用数据链路层组网。这种组网方式系统不需要额外增加器件，只需增加系统软件功能，易于商业化，与现有商业系统存在兼容可能。

混沌通信能为信号提供显著的物理层防护效果，如果第三方能获得与发射系统同类型的通信器件，并通过仔细调节实现与发射端的配对，混沌信号仍然能被接收。此外，现有的混沌加密都是通过时域反馈的方式实现，可通过采样时间序列并利用复杂数学算法加以破解。在时域反馈混沌系统上通过软件加密等多次加密方式，可提高其保密度，但不能从根本上解决问题。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种混沌光网络的物理层防护方法、系统、组网方法及网络，在时间、频率和偏振三个维度上进行加密，混沌信号和偏振扰动明显增强保密度，控制偏振变化的速度和每次的变化量，使截获概率显著降低。

第一方面，本发明提供一种混沌光网络的多维物理层防护方法，包括以下步骤：

发送端进行光混沌相位调制之后，再进行数字混沌加密，控制偏振变化的速度和每次的变化量，在混沌光网络的物理层实现两级硬件加密；

接收端先进行数字混沌解密，再进行光混沌相位解调，在混沌光网络的物理层实现两级硬件解密。

第二方面，本发明还提供一种用于实现上述方法的光电反馈式多维物理层防护系统，该系统包括发送端和接收端，所述发送端包括至少一个光混沌相位调制环和带有加偏振电路的偏振控制器，加偏振电路控制偏振控制器偏振变化的速度和每次的变化量，接收端包括带有消偏振电路的偏振控制器和至少一个光混沌相位解调环。

在上述技术方案的基础上，所述加偏振电路的偏振扰动速度至少为500K弧度每秒，消偏振电路的偏振消除速度与加偏振电路的偏振扰动速度对应。

在上述技术方案的基础上，所述偏振控制器由光偏振控制器实现，光偏振控制器包括波片型偏振控制器、光纤环型偏振控制器、电光型偏振控制器、压光型偏振控制器。