混沌光网络的物理层防护方法、系统、组网方法及网络技术方案

本发明专利技术公开了一种混沌光网络的物理层防护方法、系统、组网方法及网络，涉及混沌光网络的物理层防护领域。该多维物理层防护方法包括以下步骤：发送端进行光混沌相位调制之后，再进行数字混沌加密，控制偏振变化的速度和每次的变化量，在混沌光网络的物理层实现两级硬件加密；接收端先进行数字混沌解密，再进行光混沌相位解调，在混沌光网络的物理层实现两级硬件解密。本发明专利技术在时间、频率和偏振三个维度上进行加密，混沌信号和偏振扰动明显增强保密度，控制偏振变化的速度和每次的变化量，使截获概率显著降低。

【技术实现步骤摘要】
混沌光网络的物理层防护方法、系统、组网方法及网络
本专利技术涉及混沌光网络的物理层防护领域，具体是涉及一种混沌光网络的物理层防护方法、系统、组网方法及网络。
技术介绍
混沌光通信系统的技术要点有三个部分：混沌光发生、混沌光调制、混沌光接收。产生混沌光的结构主要有四种：电流直接调制、外光注入、外光反馈、光电反馈四种结构。混沌光调制方式有：混沌调制(CM)、混沌掩盖(CMS)和混沌键控(CSK)。混沌调制的性能优于混沌键控的性能，混沌键控的性能优于混沌掩盖的性能。保密且高效的混沌光通信系统往往受到器件参数、结构和调制方式的限制，混沌同步参数确定需要找准混沌复杂度和可行性的平衡点。混沌光通信能采用常规的光通信器件，利用调制器的非线性产生混沌载波，易于与现有光通信系统兼容，也是国际商用网络中实现保密传输的唯一混沌加密方案。在光电反馈方案中，一般采用接收端开环，发送数据参与混沌光产生的结构，相对来说，外光反馈更容易实现，并且也能获得较高的混沌光带宽和传输距离。在点对点的混沌光通信系统中，设计采用光电反馈和开环接收的通信结构。混沌光通信利用光混沌属性完成混沌光产生和同步，在接收端和发送端，所使用的光器件必须具有非常接近的混沌属性。在混沌保密系统组网的过程中，难度较大，若加密结构只利用系统的物理层，则可以用数据链路层组网。这种组网方式系统不需要额外增加器件，只需增加系统软件功能，易于商业化，与现有商业系统存在兼容可能。混沌通信能为信号提供显著的物理层防护效果，如果第三方能获得与发射系统同类型的通信器件，并通过仔细调节实现与发射端的配对，混沌信号仍然能被接收。此外，现有的混沌加密都是通过时域反馈的方式实现，可通过采样时间序列并利用复杂数学算法加以破解。在时域反馈混沌系统上通过软件加密等多次加密方式，可提高其保密度，但不能从根本上解决问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服上述
技术介绍
的不足，提供一种混沌光网络的物理层防护方法、系统、组网方法及网络，在时间、频率和偏振三个维度上进行加密，混沌信号和偏振扰动明显增强保密度，控制偏振变化的速度和每次的变化量，使截获概率显著降低。第一方面，本专利技术提供一种混沌光网络的多维物理层防护方法，包括以下步骤：发送端进行光混沌相位调制之后，再进行数字混沌加密，控制偏振变化的速度和每次的变化量，在混沌光网络的物理层实现两级硬件加密；接收端先进行数字混沌解密，再进行光混沌相位解调，在混沌光网络的物理层实现两级硬件解密。第二方面，本专利技术还提供一种用于实现上述方法的光电反馈式多维物理层防护系统，该系统包括发送端和接收端，所述发送端包括至少一个光混沌相位调制环和带有加偏振电路的偏振控制器，加偏振电路控制偏振控制器偏振变化的速度和每次的变化量，接收端包括带有消偏振电路的偏振控制器和至少一个光混沌相位解调环。在上述技术方案的基础上，所述加偏振电路的偏振扰动速度至少为500K弧度每秒，消偏振电路的偏振消除速度与加偏振电路的偏振扰动速度对应。在上述技术方案的基础上，所述偏振控制器由光偏振控制器实现，光偏振控制器包括波片型偏振控制器、光纤环型偏振控制器、电光型偏振控制器、压光型偏振控制器。在上述技术方案的基础上，所述发送端包括顺次相连的一个激光器、用于输入信息的第一相位调制器、至少一个光混沌相位调制环、带有加偏振电路的第一偏振控制器、掺铒光纤放大器EDFA，加偏振电路控制偏第一振控制器偏振变化的速度和每次的变化量。在上述技术方案的基础上，所述光混沌相位调制环包括顺次相连构成闭合环路的第二相位调制器、第一光耦合器、第一延迟线、差分移相键控DPSK调制器、第一光电探测器、第一电放大器，第一光耦合器与带有加偏振电路的偏振控制器相连，带有加偏振电路的偏振控制器与EDFA相连，EDFA与光纤相连。在上述技术方案的基础上，所述接收端包括顺次相连的带有消偏振电路的第二偏振控制器、至少一个光混沌相位解调环、第一DPSK解调器、第二光电探测器。在上述技术方案的基础上，所述光混沌相位解调环包括顺次相连构成闭合环路的第二光耦合器、第三相位调制器、第二电放大器、第三光电探测器、第二DPSK解调器、第二延迟线，带有消偏振电路的第二偏振控制器的一端光纤相连，另一端与第二光耦合器相连，第三相位调制器、第一DPSK解调器、第二光电探测器顺次相连，第二光电探测器输出信息。第三方面，本专利技术还提供一种混沌光网络的数据链路层组网方法，包括以下步骤：参与组网的节点包括发送端和/或接收端，发送端包括至少一个光混沌相位调制环和带有加偏振电路的偏振控制器，加偏振电路控制偏振控制器偏振变化的速度和每次的变化量，接收端包括带有消偏振电路的偏振控制器和至少一个光混沌相位解调环；存在物理连接的两个节点中的偏振控制器、光混沌相位调制环和/或光混沌相位解调环设置的参数相同，在数据链路层上通过软件实现信息的交互，通过光电光转换的方式来实现混沌组网，每个节点都相当于一个混沌中继器，延长混沌信号的通信距离。第四方面，本专利技术还提供一种在数据链路层组网的混沌光网络，包括多个参与组网的节点，参与组网的节点包括发送端和/或接收端，所述发送端包括至少一个光混沌相位调制环和带有加偏振电路的偏振控制器，加偏振电路控制偏振控制器偏振变化的速度和每次的变化量，接收端包括带有消偏振电路的偏振控制器和至少一个光混沌相位解调环；存在物理连接的两个节点中的偏振控制器、光混沌相位调制环和/或光混沌相位解调环设置的参数相同，在数据链路层上通过软件实现信息的交互，通过光电光转换的方式来实现混沌组网，每个节点都相当于一个混沌中继器，延长混沌信号的通信距离。与现有技术相比，本专利技术的优点如下：本专利技术在时间、频率和偏振三个维度上进行加密，混沌信号和偏振扰动明显增强保密度，控制偏振变化的速度和每次的变化量，使截获概率显著降低；同时，混沌信号同步质量很好，偏振扰动较容易消除，能够实现高速相干光信号长距离光纤传输；还能实现多节点混沌组网，应用于现有商用密集波分复用光网络等领域。附图说明图1是本专利技术实施例中一级光混沌相位调制加偏振控制器的光电反馈式多维物理层防护系统的结构示意图。图2是本专利技术实施例中加偏振电路的偏振扰动速度的示意图。图3是本专利技术实施例中消偏振电路的偏振消除速度的示意图。图4是本专利技术实施例中两级光混沌相位调制加偏振控制器的光电反馈式多维物理层防护系统的结构示意图。图5是本专利技术实施例中三级及以上光混沌相位调制加偏振控制器的光电反馈式多维物理层防护系统的结构示意图。图6是混沌光通信组网的两层传输结构示意图。图7是混沌光网络的环型拓扑结构示意图。图8是混沌光网络的星型拓扑结构示意图。图9是混沌光网络的网状拓扑结构示意图。具体实施方式下面结合附图及具体实施例对本专利技术作进一步的详细描述。实施例1本专利技术实施例1提供一种混沌光网络的多维物理层防护方法，包括以下步骤：发送端进行光混沌相位调制之后，再进行数字混沌加密，控制偏振变化的速度和每次的变化量，在混沌光网络的物理层实现两级硬件加密；接收端先进行数字混沌解密，再进行光混沌相位解调，在混沌光网络的物理层实现两级硬件解密。混沌系统有强度和相位两种调制方式。相位混沌系统功率恒定，对非线性和色散的容忍能力都更强，因此可以通过提升入纤功率获得更好的信噪比，从而获得更好本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种混沌光网络的多维物理层防护方法，其特征在于，包括以下步骤：发送端进行光混沌相位调制之后，再进行数字混沌加密，控制偏振变化的速度和每次的变化量，在混沌光网络的物理层实现两级硬件加密；接收端先进行数字混沌解密，再进行光混沌相位解调，在混沌光网络的物理层实现两级硬件解密。

【技术特征摘要】
1.一种混沌光网络的多维物理层防护方法，其特征在于，包括以下步骤：发送端进行光混沌相位调制之后，再进行数字混沌加密，控制偏振变化的速度和每次的变化量，在混沌光网络的物理层实现两级硬件加密；接收端先进行数字混沌解密，再进行光混沌相位解调，在混沌光网络的物理层实现两级硬件解密。2.用于实现权利要求1所述方法的光电反馈式多维物理层防护系统，该系统包括发送端和接收端，其特征在于：所述发送端包括至少一个光混沌相位调制环和带有加偏振电路的偏振控制器，加偏振电路控制偏振控制器偏振变化的速度和每次的变化量，接收端包括带有消偏振电路的偏振控制器和至少一个光混沌相位解调环。3.如权利要求2所述的光电反馈式多维物理层防护系统，其特征在于：所述加偏振电路的偏振扰动速度至少为500K弧度每秒，消偏振电路的偏振消除速度与加偏振电路的偏振扰动速度对应。4.如权利要求2所述的光电反馈式多维物理层防护系统，其特征在于：所述偏振控制器由光偏振控制器实现，光偏振控制器包括波片型偏振控制器、光纤环型偏振控制器、电光型偏振控制器、压光型偏振控制器。5.如权利要求2所述的光电反馈式多维物理层防护系统，其特征在于：所述发送端包括顺次相连的一个激光器、用于输入信息的第一相位调制器、至少一个光混沌相位调制环、带有加偏振电路的第一偏振控制器、掺铒光纤放大器EDFA，加偏振电路控制偏第一振控制器偏振变化的速度和每次的变化量。6.如权利要求5所述的光电反馈式多维物理层防护系统，其特征在于：所述光混沌相位调制环包括顺次相连构成闭合环路的第二相位调制器、第一光耦合器、第一延迟线、差分移相键控DPSK调制器、第一光电探测器、第一电放大器，第一光耦合器与带有加偏振电路的第一偏振控制器相连，带有加偏振电路的第一偏振控制器与EDFA相连，EDFA与光纤相连。7.如权利要求6所述的光电...

【专利技术属性】
技术研发人员：周鹏，李响，肖希，李汉兵，高永东，张继军，余少华，
申请(专利权)人：武汉邮电科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42