激光杂志2024,Vol.45Issue(1) :154-158.DOI:10.14016/j.cnki.jgzz.2024.1.154

基于干涉模块增强共驱混沌同步密钥分发系统的安全性

Enhancing the security of chaos synchronization-based secure key distribution using interference module

周敏 郭存有 张宇鹤 高震森 孙粤辉 王安帮 王云才
激光杂志2024,Vol.45Issue(1) :154-158.DOI:10.14016/j.cnki.jgzz.2024.1.154

基于干涉模块增强共驱混沌同步密钥分发系统的安全性

Enhancing the security of chaos synchronization-based secure key distribution using interference module

周敏 1郭存有 2张宇鹤 2高震森 2孙粤辉 2王安帮 2王云才2
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作者信息

  • 1. 广东工业大学信息工程学院,广州 510006;南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海),广东珠海 519000
  • 2. 广东工业大学信息工程学院,广州 510006
  • 折叠

摘要

基于共同信号驱动两相同激光器可以实现密钥分发,但驱动信号和响应激光器的输出信号存在的强相关会降低密钥分发的安全性.提出一种增强共驱混沌同步密钥分发系统安全性的方案.通过引入硬件变换模块,降低驱动与响应信号之间的相关性,进而保障密钥分发的安全性.选择马赫-曾德尔干涉仪(MZI)作为变换模块,利用MZI的延迟干涉效应实现对激光器输出信号的变换,并对MZI输出的时序波形进行双阈值量化,实现了 100 km的光纤传输,速率为0.23 Gbit/s的密钥分发.实验结果证明:在基于混沌同步的密钥分发方案中,引入的硬件变换模块可以有效防止非法用户直接量化驱动信号窃取密钥,避免信息的泄露,实现合法用户的安全密钥分发.

Abstract

Common-signal-driven synchronization in two semiconductor lasers has been proven to achieve secure key distribution,but a high-level correlation between driving and response signal reduces the security.In this paper,we demonstrate a secure key distribution scheme based on a transformation module to enhance the protection efficiency of chaos synchronization-based secure key distribution.The chaotic signal is subjected to a delayed interference by the Mach-Zehnder interferometers(MZI)to eliminate the residual correlation in intensity.Subsequently,the final keys were generated by sampling and quantizing the chaotic waveforms from MZI utilizing the dual-threshold method.A proof experiment for secure key distribution at the rate of 0.23 Gb/s through 100 km fiber transmission was implemen-ted.The experimental results prove that the transformation module introduced in the chaos synchronization-based key distribution scheme can effectively prevent an eavesdropper extracting keys directly by intercepting the output wave-forms from the intensity variation of the driving source and realize the secure key distribution for legitimate users.

关键词

保密通信/密钥分发/半导体激光器/混沌同步

Key words

secure communication/key distribution/semiconductor laser/chaotic synchronization

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基金项目

国家自然科学基金(61731014)

国家自然科学基金(U22A2087)

国家自然科学基金(61961136002)

"珠江人才计划"引进创新创业团队(2019ZT08X340)

广东省自然资源厅广东省海洋经济发展(海洋六大产业)专项资金项目(粤自然资合[2021]33)

出版年

2024
激光杂志
重庆市光学机械研究所

激光杂志

CSTPCD北大核心
影响因子:0.74
ISSN:0253-2743
参考文献量1
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