[发明专利]一种基于半导体激光器的三方同步随机数产生方法

说明书

本发明公开了一种基于半导体激光器的三方同步随机数产生方法。该发明属于光信息处理技术领域，主要应用于光通信网络。所述的方法如附图所示，包括四个半导体激光器SL，三个可调光延时线VODL，十三个光耦合器OC，六个光电探测器PD，九个光隔离器ISO，三个光衰减器ATT，三个模数转换器ADC，三个二进制加法器XOR。通过三方信息协商后，每个RBG输出的二进制序列具有真随机数的特点。本发明在保证了产生真随机数的情况下，速率高，并且鲁棒性好，可以在三个用户间产生完全同步的随机数。

技术领域

一种基于半导体激光器的三方同步随机数产生方法，属于光通信技术领域，具体涉及一种三方同步随机数产生器设计方法以及三方信息协商方法。

背景技术

相比于传统的随机数产生方式，基于半导体混沌激光器的随机数产生器，在产生速率和随机性方面有很大的优势。其中高速率是随机数在光通信中的关键需求之一。研究发现，混沌激光因其高带宽的特性，基于半导体混沌激光器可以用做物理熵源，以解决物理随机数实时生成速率不足的问题。

就目前的研究进展而言，随机数产生器主要是通过固定算法来产生的伪随机数，这种伪随机数并不是真正意义上的随机数。利用混沌半导体激光器作为物理熵源，利用模数转换器ADC采样后，可以得到物理意义上的真随机数。目前的基于半导体激光器的同步随机数产生器主要集中在双方同步随机数的产生，然而在实际通信或其他数学应用中，如核物理学中，通常需要多个同步的真随机数来满足需求。

发明内容

鉴于以上陈述的已有技术的不足，本发明旨在提供一种能实现三方同步的随机数产生方法。

本发明的目的是通过如下手段来实现的。

一种基于半导体激光器的三方同步随机数产生方法，包括四个半导体激光器SL，三个可调光延时线VODL，十三个光耦合器OC，六个光电探测器PD，九个光隔离器ISO，三个光衰减器ATT，三个模数转换器ADC，三个二进制加法器XOR；该方法中的每个随机数产生器的内部构造完全相同，以RBG1为例，其特征在于，公共激光器Common SL的输出端和输入端与OC1的一端相连，OC1的另一端和OC2的一端相连；OC2的另一端分别连接到ISO1输入端和ISO2的输出端；ISO2的输入端与ATT的输出端相连；ATT的输入端与ISO1的输出端连接到OC3的一端；OC3的另一端和ISO3的输入端与OC4的一端相连；SL1的输入端和输出端与OC4的另外一端相连； ISO3的输出端与OC5的输入端相连；OC5输出端的两部分分别与PD1和VODL输入端相连；VODL的输出端与PD2的输入端相连；PD1，PD2的输出端与ADC的输入端相连；ADC的两个输出与二进制加法器XOR的两个输入端相连；XOR输出端经过信息协商方法后，得到最终的同步随机数SRB。

经以上设计后，三个随机数产生器RBG1，RBG2，RBG3输出完全同步的随机数SRB。

 本发明基于半导体激光器的三方同步随机数产生方法和已报道的随机数产生方法相比有如下优点：高鲁棒性，在三个激光器之间存在失谐时，仍然可以在较大参数范围内达到同步；随机数的随机性能好，经过信息协商后的随机数通过了NIST的十五项测试；随机数生成速率高，可以达到10 Gb/s的随机数生成速率；利用半导体激光器在三方实现同步生成的随机数，实用性更高。

附图说明

图1为本发明装置的系统框图；图2为SL1，SL2，SL3的输出时域图，采样产生的随机数RB1，RB2，RB3，以及三个随机数序列RB1，RB2，RB3的相关函数图； 图3为进行三方信息协商的方法图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作流程，但本发明的保护范围不限于下属的实施例。