一种光信号传输方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种光信号传输方法和装置。通过对量子密码进行分组存储、时钟域变化和电光调制后形成加解密密码光信号，在光域对现有的光通信设备之间传输的光信号在光层进行加密和解密。该技术方案不受量子密码分发速率的限制的情况下，能够使用量子密码对光通信系统进行加密，以实现高安全性的通信传输。

【技术实现步骤摘要】
一种光信号传输方法和装置
本专利技术涉及通信
，特别涉及一种光信号传输方法和装置。
技术介绍
传统保密通信技术基于算法计算复杂度保证其安全性，在量子计算技术快速发展的背景下，其安全性面临严重威胁。量子密码，也称量子密钥分发，借助量子叠加态的传输和测量实现通信双方安全的量子密钥共享，其密钥传输的安全性源于量子力学三大原理的物理特性，任何窃听将导致信道误码率变化并被通信双方察觉，其安全性不依赖计算复杂度，也排除了对于量子密码进行计算破解的可能性。光纤通信因其高速、大容量、长距离传输的优点，已经成为通信网络中的骨干基础设施。近年来，针对光纤网络和系统的监控窃听威胁也日益浮现，例如采用光束分离、光纤弯曲耦合或倏逝波耦合等方法窃听或非法截取光纤通信数据。在光纤通信网络物理层实现高安全性的数据传输具有重要意义和实用价值。
技术实现思路
有鉴于此，本申请提供一种光信号传输方法和装置，在不受量子密码分发速率的限制的情况下，能够使用量子密码对光通信系统进行加密，以实现高安全性的通信传输。为解决上述技术问题，本申请的技术方案是这样实现的：一种光信号传输方法，为光通信网络中的通信设备部署加解密设备，该方法包括：当该加解密设备对应的通信设备作为发送端时，该加解密设备与对端加解密设备以相同速率生成相同的量子密码；所述对端加解密设备为作为接收端的通信设备对应的加解密设备；将生成的量子密码按预设速率分组存储，并根据发送端和接收端传输的光信号的波长、速率、码型和调制格式进行时钟域转换以及电光调制生成加密密码光信号；在接收到明文光信号时，将该明文光信号以及与该明文光信号的波长和功率满足非线性效应匹配条件的加密密码光信号按预设非线性规则进行非线性处理获得密文光信号，并发送，使对端加解密设备使用生成的解密密码光信号和接收到的密文光信号按预设非线性规则进行非线性处理，获得明文光信号并发送给作为接收端的通信设备，其中，所述解密密码光信号为对端加解密设备根据生成的量子密码，以及发送端和接收端传输的光信号的波长、速率、码型和调制格式进行时钟域转换以及电光调制生成的。一种光信号传输方法，为光通信网络中的通信设备部署加解密设备，该方法包括：当该加解密设备对应的通信设备作为接收端时，该加解密设备与对端加解密设备以相同速率生成相同的量子密码；所述对端加解密设备为作为发送端的通信设备对应的加解密设备；将生成的量子密码按预设速率分组存储，并根据发送端和接收端传输的光信号的波长、速率、码型和调制格式进行时钟域转换以及电光调制生成解密密码光信号；在接收到密文光信号时，将该密文光信号以及与该密文光信号的波长和功率满足非线性效应匹配条件的解密密码光信号按预设非线性规则进行非线性处理获得明文光信号，并发送给本加解密设备对应的通信设备。一种光信号传输装置，应用于为光通信网络中的通信设备部署加解密设备上，该装置包括：量子密码分配单元、加密密码处理单元和全光逻辑加密单元；所述量子密码分配单元，用于当所述装置所在加解密设备对应的通信设备作为发送端时，与对端加解密设备以相同速率生成相同的量子密码；所述对端加解密设备为作为接收端的通信设备对应的加解密设备；所述加密密码处理单元，用于将所述量子密码分配单元生成的量子密码按预设速率分组存储，并根据发送端和接收端传输的光信号的波长、速率、码型和调制格式进行时钟域转换以及电光调制生成加密密码光信号；所述全光逻辑加密单元，用于在接收到明文光信号时，将该明文光信号以及所述加密密码处理单元中与该明文光信号的波长和功率满足非线性效应匹配条件的加密密码光信号按预设非线性规则进行非线性处理获得密文光信号，并发送，使对端加解密设备使用生成的解密密码光信号和接收到的密文光信号按预设非线性规则进行非线性处理，获得明文光信号并发送给作为接收端的通信设备，其中，所述解密密码光信号为对端加解密设备根据生成的量子密码，以及发送端和接收端传输的光信号的波长、速率、码型和调制格式进行时钟域转换以及电光调制生成的。一种光信号传输装置，应用于为光通信网络中的通信设备部署加解密设备上，该装置包括：量子密码分配单元、解密密码处理单元和全光逻辑解密单元；所述量子密码分配单元，用于当所述装置所在加解密设备对应的通信设备作为接收端时，与对端加解密设备以相同速率生成相同的量子密码；所述对端加解密设备为作为发送端的通信设备对应的加解密设备；所述解密密码处理单元，用于将所述量子密码分配单元生成的量子密码按预设速率分组存储，并根据发送端和接收端传输的光信号的波长、速率、码型和调制格式进行时钟域转换以及电光调制生成解密密码光信号；所述全光逻辑解密单元，用于在接收到密文光信号时，将该密文光信号以及所述解密密码处理单元中与该密文光信号的波长和功率满足非线性效应匹配条件的解密密码光信号按预设非线性规则进行非线性处理获得明文光信号，并发送给本加解密设备对应的通信设备。由上面的技术方案可知，本申请中对量子密码进行分组存储、时钟域变化和电光调制后形成加解密密码光信号，在光域对现有的光通信设备之间传输的光信号在光层进行加密和解密。该技术方案不受量子密码分发速率的限制的情况下，能够使用量子密码对光通信系统进行加密，以实现高安全性的通信传输。附图说明图1为本申请实施例中光通信网络示意图；图2为本申请实施例中为作为发送端的通信设备部署的加解密设备进行光信号传输的流程示意图；图3为本申请实施例中为作为接收端的通信设备部署的加解密设备进行光信号传输的流程示意图；图4为本申请实施例中应用于对应的通信设备作为发送端的加解密设备上的装置的结构示意图；图5为本申请实施例中全光逻辑加密单元的结构示意图；图6为本申请实施例中应用于对应的通信设备作为接收端的加解密设备上的装置的结构示意图；图7为本申请实施例中全光逻辑解密单元的结构示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图并举实施例，对本专利技术的技术方案进行详细说明。本申请实施例中提供一种光信号传输方法，应用于光通信网络中，为光通信网络中的通信设备部署一个加解密设备，该加解密设备具体网关功能，用于将本地通信设备发送的明文光信号进行加密，获得密文光信号并发送给对端通信设备；用于接收对端通信设备发送的密文光信号进行解密，获得明文光信号并发送给本地通信设备。参见图1，图1为本申请实施例中光通信网络示意图。图1中，为通信设备1部署的加解密设备为加解密设备1，加解密设备1针对通信设备1具有网关功能；为通信设备2部署的加解密设备为加解密设备2，加解密设备2针对通信设备2具有网关功能。在具体实现时，加解密设备1可以以装置的形式部署在加通信设备1中，也可以以独立设备的形式独立部署；加解密设备2可以以装置的形式部署在加通信设备2中，也可以以独立设备的形式独立部署。在下文描述中，均以独立部署加解密设备为例。当通信设备1向通信设备2发送光信号时，通信设备1发送的明文光信号先被加解密设备1接收到，进行加密后获得密文光信号并发送；加解密设备2接收到发送给通信设备2的密文光信号时，进行解密后获得明文光信号并发送给通信设备2。到此，通信设备1向通信设备2发送光信号的流程结束，通信设备2向通信设备1发送光信号的流程与此类似，这里不再一一描述。下面结合附图，详细说明本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光信号传输方法，其特征在于，为光通信网络中的通信设备部署加解密设备，该方法包括：当该加解密设备对应的通信设备作为发送端时，该加解密设备与对端加解密设备以相同速率生成相同的量子密码；所述对端加解密设备为作为接收端的通信设备对应的加解密设备；将生成的量子密码按预设速率分组存储，并根据发送端和接收端传输的光信号的波长、速率、码型和调制格式进行时钟域转换以及电光调制生成加密密码光信号；在接收到明文光信号时，将该明文光信号以及与该明文光信号的波长和功率满足非线性效应匹配条件的加密密码光信号按预设非线性规则进行非线性处理获得密文光信号，并发送，使对端加解密设备使用生成的解密密码光信号和接收到的密文光信号按预设非线性规则进行非线性处理，获得明文光信号并发送给作为接收端的通信设备，其中，所述解密密码光信号为对端加解密设备根据生成的量子密码，以及发送端和接收端传输的光信号的波长、速率、码型和调制格式进行时钟域转换以及电光调制生成的。

【技术特征摘要】
1.一种光信号传输方法，其特征在于，为光通信网络中的通信设备部署加解密设备，该方法包括：当该加解密设备对应的通信设备作为发送端时，该加解密设备与对端加解密设备以相同速率生成相同的量子密码；所述对端加解密设备为作为接收端的通信设备对应的加解密设备；将生成的量子密码按预设速率分组存储，并根据发送端和接收端传输的光信号的波长、速率、码型和调制格式进行时钟域转换以及电光调制生成加密密码光信号；在接收到明文光信号时，将该明文光信号以及与该明文光信号的波长和功率满足非线性效应匹配条件的加密密码光信号按预设非线性规则进行非线性处理获得密文光信号，并发送，使对端加解密设备使用生成的解密密码光信号和接收到的密文光信号按预设非线性规则进行非线性处理，获得明文光信号并发送给作为接收端的通信设备，其中，所述解密密码光信号为对端加解密设备根据生成的量子密码，以及发送端和接收端传输的光信号的波长、速率、码型和调制格式进行时钟域转换以及电光调制生成的；其中，所述将该明文光信号以及与该明文光信号的波长和功率满足非线性效应匹配条件的加密密码光信号按预设非线性规则进行非线性处理获得密文光信号，包括：将接收到的明文光信号分离为两个相互独立的偏振态信号，将与该明文光信号的波长和功率满足非线性效应匹配条件的加密密码光信号分为等功率的两路光信号，将明文光信号的两个偏振态信号和等功率的两路光信号分别进行正交相位信息的异或逻辑操作，获得两路独立偏振态的密文光信号，并分别进行选通滤波后合成一路密文光信号；其中，所述对端加解密设备使用生成的解密密码光信号和接收到的密文光信号按预设非线性规则进行非线性处理，获得明文光信号，包括：将接收到的密文光信号分离为两个相互独立的偏振态信号，将与该密文光信号的波长和功率满足非线性效应匹配条件的解密密码光信号分为等功率的两路光信号，密文光信号的两个偏振态信号和等功率的两路光信号分别进行正交相位信息的异或逻辑操作，获得两路独立偏振态的明文光信号，并分别进行选通滤波后合成一路明文光信号。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将生成的量子密码按预设速率分组存储之后，所述根据发送端和接收端传输的光信号的波长、速率、码型和调制格式进行时钟域转换以及电光调制生成加密密码光信号之前，所述方法进一步包括：对分组存储的量子密码轮询进行异或运算，或通过预设非线性替换函数查找表方式将量子密码进行扩展和循环移位，产生分组长度可调整的密码原语，将所述密码原语根据发送端和接收端传输的光信号的波长、速率、码型和调制格式进行时钟域转换以及电光调制生成加密密码光信号。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将所述密码原语根据发送端和接收端传输的光信号的波长、速率、码型和调制格式进行时钟域转换以及电光调制生成加密密码光信号，包括：根据发送端和接收端要传输的光信号的波长、速率、码型和调制格式，选择可调谐光源的工作波长，设置包含调制器的码型调制的偏置电压和调制码型工作参数，并对密码原语速率进行时钟域转换，进行加密密码的电光调制，产生与所述光信号相同偏振、速率、码型和调制格式，同时波长和功率满足非线性效应匹配条件的加密密码光信号。4.一种光信号传输方法，其特征在于，为光通信网络中的通信设备部署加解密设备，该方法包括：当该加解密设备对应的通信设备作为接收端时，该加解密设备与对端加解密设备以相同速率生成相同的量子密码；所述对端加解密设备为作为发送端的通信设备对应的加解密设备；将生成的量子密码按预设速率分组存储，并根据发送端和接收端传输的光信号的波长、速率、码型和调制格式进行时钟域转换以及电光调制生成解密密码光信号；在接收到密文光信号时，将该密文光信号以及与该密文光信号的波长和功率满足非线性效应匹配条件的解密密码光信号按预设非线性规则进行非线性处理获得明文光信号，并发送给本加解密设备对应的通信设备；其中，所述将该密文光信号以及与该密文光信号的波长和功率满足非线性效应匹配条件的解密密码光信号按预设非线性规则进行非线性处理获得明文光信号，包括：将接收到的密文光信号分离为两个相互独立的偏振态信号，将与该密文光信号的波长和功率满足非线性效应匹配条件的解密密码光信号分为等功率的两路光信号，密文光信号的两个偏振态信号和等功率的两路光信号分别进行正交相位信息的异或逻辑操作，获得两路独立偏振态的明文光信号，并分别进行选通滤波后合成一路明文光信号；所述密文光信号由发送端通过接收到的明文光信号获得的，包括：发送端将接收到的明文光信号分离为两个相互独立的偏振态信号，将与该明文光信号的波长和功率满足非线性效应匹配条件的加密密码光信号分为等功率的两路光信号，将明文光信号的两个偏振态信号和等功率的两路光信号分别进行正交相位信息的异或逻辑操作，获得两路独立偏振态的密文光信号，并分别进行选通滤波后合成一路密文光信号。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述将生成的量子密码按预设速率分组存储之后，所述根据发送端和接收端传输的光信号的波长、速率、码型和调制格式进行时钟域转换以及电光调制生成解密密码光信号之前，所述方法进一步包括：对分组存储的量子密码轮询进行异或运算，或通过预设非线性替换函数查找表方式将量子密码进行扩展和循环移位，产生分组长度可调整的密码原语，将所述密码原语根据发送端和接收端传输的光信号的波长、速率、码型和调制格式进行时钟域转换以及电光调制生成解密密码光信号。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述将所述密码原语根据发送端和接收端传输的光信号的波长、速率、码型和调制格式进行时钟域转换以及电光调制生成解密密码光信号，包括：根据发送端和接收端要传输的光信号的波长、速率、码型和调制格式，选择可调谐光源的工作波长，设置包含调制器的码型调制的偏置电压和调制码型工作参数，并对密码原语速率进行时钟域转换...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖俊森，吴冰冰，赵文玉，张海懿，汤瑞，李少晖，汤晓华，赵鑫，
申请(专利权)人：工业和信息化部电信研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11