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Acta Optica Sinica

基于放大自发辐射光的密钥隐藏与分发加密光通信系统

杨海龙 Yang Hailong, 卢冰 Lu Bing, 侯维刚 Hou Weigang, 刘雪玲 Liu Xueling, 张治豪 Zhang Zhihao, 郭鹏星 Guo Pengxing, 郭磊 Guo Lei

Published Jan 1, 2025• 1 citation
Publisher

Abstract

针对城域网光纤通信数据传输中的安全需求，提出一种基于放大自发辐射（ASE）光的密钥隐藏与分发加密光通信系统。该系统每次随机产生一个密钥来对数据进行加密，并通过波分复用技术将密钥与数据信息同步发送给授权用户。利用动态密钥机制，降低长期密钥被量子计算破解的风险。所提系统可以在频域与时域中隐藏数据与密钥信息，确保未授权用户接收到的仅是类噪声信号，有效防范未授权访问。仿真验证结果表明，传输码率为5 Gbit/s的通断键控（OOK）信号在传输50 km后，授权用户在接收光功率为-10 dBm时能准确接收并解码信息，误码率低至2×10-7，而窃听者的误码率始终为0.5，证明了所提系统的保密性能。本研究为光子层安全提供了一种可行的解决思路，有助于提升数据传输的安全性和隐蔽性。

DOI
10.3788/aos250552

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压缩态光场在光纤信道传输过程中的量子误差修正

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密钥的安全分发是保障加密通信安全的核心前提．与依赖计算复杂度的密码算法不同，物理层密钥分发技术利用物理随机过程构建密钥，为安全通信提供了新途径．本文提出并实验证明了一种基于本地真随机相位键控的信道互易性密钥分发方案．该方案利用宽带光载波与非对称马赫-曾德尔干涉仪构建相位隐藏传输结构，由本地端的物理随机数发生器产生密钥并对宽带光载波进行相位键控；采用时延补偿技术确保双向传输的信道互易性，使通信双方获得高相关的干涉信号；再通过无源相位解调算法从干涉信号中提取随机相位键控码，实现密钥共享．实验结果表明，在25 km的标准单模光纤传输链路上，利用该方法可实现1 Gbit/s速率的安全密钥分发，误码率低至2.4‰，满足光通信中常用的硬判决前向纠错（HD-FEC）阈值要求．该方案无须预先共享熵源信息及可信第三方，在保障密钥分发安全性的同时，具有兼容现有光纤通信设施的应用潜力．
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