基于光相位加密的相位调制光信号物理加密方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及光通信技术领域，具体设及基于光相位加密的相位调制光信号物理加 密方法及系统。
【背景技术】
[0002] 现有的光通信系统的保密措施仍采用的是基于电信号处理的流密码加解密技术， 由于受到电子"瓶颈"的限制，其加解密速率较低，实验室最高速率仅为2.5Gbit/s。发生突 发事件时，现有光通信网络的业务量将可能成几十倍甚至上百倍的剧增，传统的基于电信 号处理的加解密技术难W适应超高速和超大容量的业务需求，也无法完全兼容下一代全光 通信网络，而基于全光信号处理的加解密技术的速率可W超过lOOGbit/s。同时，现有的光 纤通信网在光域内对数据光信号没有采取任何的安全处理，光纤信道只负责信号传送，即 将比特光码从一个节点透明地传送到下一个节点。另外，我国光纤通信网中的SDH(同步数 字体系)和DWDM(密集波分复用)技术体制均来自于国外，其接口协议、性能参数和码流特性 等均对外公开，运对于光通信网而言是一个致命的缺陷。
[0003] 随着光纤通信网攻击与窃听技术的迅速发展，直接窃取光纤传输数据、光网络管 理系统信息被修改和光网络节点设备被攻击的可能性已经成为现实，光网络随时面临安全 威胁，无法保证数据信息的安全。因此，对基于全光信号处理的加解密技术的需求迫在眉 睫。
[0004] 目前的光信号物理加密方案主要有W下几种：
[0005] (1)量子光通信，是目前最为安全的物理加密技术，其基本原理是W单光子为基 础，在异地产生相同的光子作为密码，用运种单光子作为密码对信息进行加密。由于运是一 种物理加密手段，可W在异地随时产生和废除，因此几乎无法被破译。
[0006] 早在1992年，英国电信与美国贝尔实验室就进行了单模光纤上的量子通信实验， 信号在1550波段上传输，量子密码载体为1310nm光子，成功传输了数十公里。
[0007] 2013年，麻省理工大学的量子和光通信小组，利用相关量子的纠缠关联性，发展了 一种新的量子加密技术，使量子的加密效率大大提高，并使加密的安全性接近量子极限。其 实验结果已发表在《物理评论快报》(化ysicalReviewLetters)上。
[000引2014年，中科大潘建伟院±团队与中科院上海微系统与信息技术研究所和清华大 学合作，结合诱骗态方法和测量器件无关协议，将安全距离突破至200公里，并选取了合肥 市量子通信网的3个节点进行了现场验证，创下了新的世界纪录。
[0009]量子保密光通信的缺点也是显而易见的：首先，量子通信设备的结构复杂，生产和 维护成本很高，其中一些器件体积较大难W集成;其次，量子光通信信号不适合在现有已铺 设的商用网络上传输;最后，也是最重要的是对于目前已经大量商用的普通光传输信号，量 子通信无法做到直接加密。
[0010] (2)混浊光通信，是另一种近年来兴起的物理加密技术，混浊保密通信的基本思想 是利用混浊信号作为载波，将传输信号隐藏在混浊载波之中，或者通过符号动力学分析赋 予不同的波形W不同的信息序列，在接收端利用混浊的属性或同步特性解调出所传输的信 息。因此收发双方的混浊同步是整个系统实现的关键。同步的前提是双方的混浊序列发生 器需要有相同的初始值。
[0011] 1994年，ColetP和RoyR在Opticsletters上首次提出了混浊光通信的方案[1]。 2005年，A巧yris等人在雅典借用120公里商用光网络实现了IGbit/s的混浊保密通信，误码 率为10E-7数量级[2]，运是世界上首次在商用网络上实现混浊保密通信。
[0012] 混浊光通信的优点是结构较为简单；信号可W在现有的单模光纤商用网络中传 输;且可W在一定保护间隔下与现有的商用光信号进行混和传输。然而混浊光通信技术依 然不能实现对现有的商用光信号进行直接加密。
[0013] (3)全光异或加密技术。其原理是利用异或运算的可逆性，先用光秘钥序列对光数 据序列进行加密得到密文，之后再利用相同的光秘钥序列对秘文序列进行解密恢复出原始 的明文数据序列。
[0014] 早在2002年，NielsenML等人就提出了利用S0A-MZKS0A马赫曾德干设仪)实现 光信号异或加密的方案。该方案结构紧凑、成本低廉，但是响应速度较慢，仅能满足IOGW下 速率的加密编码。
[0015] 2008年，JungY等人又提出了利用SOA的交叉相位调制效应实现对光信号的异或 加密，实验中实现了对一个IOGNRZ光信号的加密与解密。但同样由于SOA较慢的载流子回 复时间，限制了其在高速条件下的性能表现。
[0016] 2009年，Fok.M.P等人利用高非线性光纤化NLF)的克尔效应实现了光信号的异或 加密。由于HNLF的响应速度很快，拥有很高的非线性系数，因此可W获得lOOGbit/sW上的 加密速率。但是由于其体积大、结构复杂，较难实现商用。
[0017]当前，骨干光通信网的光传输格式已经由原来的强度调制转向相位调制，W获得 更高的传输性能。因此，骨干光网络急需一种结构简单，可直接适用于商用网络调制格式的 光物理加密方法。
【发明内容】
[0018]本发明所要解决的技术问题是如何提供一种结构简单，可直接适用于商用网络调 制格式的光物理加密方式的问题。
[0019]为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种基于信息赌度量的 深度包检测设备异常流量监控方法，包括W下步骤：
[0020] 在发送端，将调制了传输信息的相位调制光信号上，加载随时间快速变化的相位 加密电信号进行相位加密；
[0021] 在接收端，利用与相位加密信息速率相同、幅度相等且极性相反的相位解密电信 号，对被加密过的相位调制光信号进行相位解密，之后再进行解调制。
[0022] 在上述方法中，去除传输链路延时影响后，相位加密电信号和相位解密电信号严 格同步。
[0023]在上述方法中，相位加密电信号随时间的变化速度必须高于对应相位调制光信号 接收端的相位估计算法可能的最高收敛速度。
[0024]在上述方法中，相位加密电信号的变化方式随机。
[0025]本发明还提供了一种基于光相位加密的相位调制光信号物理加密系统，
[0026]发送端包括光相位调制模块和光相位加密模块，所述光相位调制模块将传输信息 调制到相位调制光信号上，所述光相位加密模块在相位调制光信号上加载随时间快速变化 的相位加密电信号进行相位加密；
[0027]接收端包括光相位解密模块和光相位解调制模块，所述光相位解密模块产生与相 位加密信息速率相同、幅度相等且极性相反的相位解密电信号，对被加密过的相位调制光 信号进行相位解密，之后通过所述光相位解调制模块进行解调制。
[0028]在上述基于光相位加密的相位调制光信号物理加密系统中，相位调制光信号的调 制格式包括但不限于单载波QPSK、DQPSK、8DPSK、1 抓PSK、QDPASK、IRZ-DQPSK、IRZ-QDPASKW 及相干光OFDM。
[0029]在上述基于光相位加密的相位调制光信号物理加密系统中，利用一路系统同步信 号控制所述相位加密电信号和所述相位解密电信号与相位调制光信号的时序关系。
[0030] 在上述基于光相位加密的相位调制光信号物理加密系统中，去除传输链路延时影 响后，相位加密电信号和相位解密电信号严格同步。
[0031] 本发明，利用在相位调制光信号上加载随时间快速变化的相位加密电信号进行相 位加密，再利用与相位加密信息速率相同、幅度