光纤通信窃听教学演示系统技术方案

本发明专利技术公开了一种光纤通信窃听教学演示系统，包括发送端、接收端和窃听端，接收端通过光纤线路连接发送端，光信号在发送端和接收端之间借助光纤线路传输时，窃听端通过夹持在光纤线路上的分光模块来弯曲该光纤造成微弱的泄露光从而提取该光纤线路上带有源数据的光信号，而后通过密码破解的方式还原出源数据，实现光纤通信窃听。另一方面，发送端与接收端之间支持针对源数据处理的三种模式下的光通信，而窃听端通过演示针对这三种模式下的数据还原效果来间接展示三种模式下光纤通信的防窃听差异。本发明专利技术的光纤通信窃听教学演示系统，能够兼容三种模式的教学演示，并能形象、直观的对比演示量子密钥加密方式相较于其它方式的防窃听效果，具有积极实际的科普意义。

【技术实现步骤摘要】
光纤通信窃听教学演示系统
本专利技术涉及量子保密通信
，具体涉及一种光纤通信窃听教学演示系统。
技术介绍
光纤光缆在传输信号上具有通信容量大、传输距离远、保密性好等特点，已成为现代通信的主要方式之一。但其保密性是基于光纤传输的光波不能跑出光纤以外为前提的，随着现代光纤通信窃听技术的发展，从光纤线路上人为地泄露出部分光已不存在技术障碍，比如，光纤弯曲法、V型槽切口法、散射法、光束分离法、渐进耦合法等，尤其是近年来出现的光纤弯曲法，只需要不到1％的泄漏光就能进行窃听，而且整个窃听过程不会切断光纤造成通信业务的中断，故而用户难以察觉到这种窃听行为的存在，因此光纤通信的所谓“天然”保密性已不再有效，基于光纤光缆的数据通信已经越来越不安全。光纤通信窃听是从军事领域发展而来，普通大众还无法了解其奥秘，甚至都不知道有光纤通信窃听的存在，因而对光通信的保密性需求还不以为然。为了使广大用户能了解光纤通信窃听的奥秘，普及通信安全基础知识，需要一套可用于演示光纤通信窃听的教学演示系统。公开号为CN103824487A的中国专利，公开了一种基于量子密钥通信的窃听演示装置，采用光开关的切换配合指示灯点亮熄灭来演示对量子信号的分光攻击过程，但，该装置不能形象、直观的对比演示量子密钥加密方式与其它加密方式，以及非加密方式的防窃听效果。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种光纤通信窃听教学演示系统，该系统能够兼容三种模式的教学演示，并能形象、直观的对比演示量子密钥加密方式相较于经典加密方式，以及非加密方式的防窃听效果。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种光纤通信窃听教学演示系统，包括发送端、接收端和窃听端，所述发送端以光信号的形式发送源数据，所述接收端通过光纤线路连接发送端，所述窃听端通过夹持在光纤上的分光模块产生并提取所述光纤线路上的泄露光；所述发送端、接收端和窃听端均设有显示设备用于显示各自接收的显示信号；所述发送端包括，加密模块，其使用量子密钥对所述源数据进行加密、或者使用经典密码对所述源数据进行加密；第一传输模块，其将所述源数据转换成光信号后发送出去、或者将经过所述加密模块加密后的源数据转换成光信号发送出去；所述接收端包括，第二传输模块，其接收所述发送端发送的光信号，并将接收到的光信号转换成直接在所述显示设备中显示的第一显示信号；或者将接收到的光信号转换成第一电信号或者第二电信号；解密模块，其使用与所述发送端共享的经典密码对所述第一电信号进行解密，获得在所述显示设备中显示的第二显示信号；或者使用与所述发送端共享的量子密钥对所述第二电信号进行解密，获得在所述显示设备中显示的第三显示信号；所述窃听端包括，第三传输模块，其接收所述分光模块提取的泄漏光信号，并将接收到的光信号转换成第三电信号；密码破解模块，其运行破解程序对所述第三电信号进行破解，获得在所述显示设备中显示的第四显示信号。本专利技术一个较佳实施例中，进一步包括所述发送端和接收端分别配置有量子密钥分配终端Alice和量子密钥分配终端Bob，所述量子密钥分配终端Alice和量子密钥分配终端Bob基于BB84协议为收发两端分发相同的量子密钥；所述量子密钥分配终端Alice与加密模块连接，产生的量子密钥供发送端进行数据加密；所述量子密钥分配终端Bob与解密模块连接，产生的量子密钥供接收端进行数据解密。本专利技术一个较佳实施例中，进一步包括所述发送端还包括波分复用模块；所述量子密钥分配终端Alice和量子密钥分配终端Bob之间分发相同量子密钥时的量子光信号与所述第一传输模块转换后的经典光信号通过所述波分复用模块复用并耦合到同一根光纤中，复用后的合波光信号经该光纤传输至所述接收端。本专利技术一个较佳实施例中，进一步包括所述接收端还包括波分解复用模块，所述波分解复用模块用于对接收的合波光信号进行解复用，从而分离出量子光信号和经典光信号；分离出的量子光信号和经典光信号将重新分配给量子密钥分配终端Bob和第二传输模块。本专利技术一个较佳实施例中，进一步包括所述发送端还包括第一控制模块，所述第一控制模块根据外部输入指令选择是否需要加密所述源数据，以及控制切换所述加密模块使用经典密码或者量子密钥加密所述源数据。本专利技术一个较佳实施例中，进一步包括所述第一控制模块还用于根据外部输入而产生用于加密源数据的所述经典密码。本专利技术一个较佳实施例中，进一步包括所述接收端还包括第二控制模块，所述第二控制模块根据外部输入指令选择是否解密经第二传输模块接收并转换后的电信号，以及控制切换所述解密模块使用经典密码或者量子密钥解密经第二传输模块转换后的所述电信号。本专利技术一个较佳实施例中，进一步包括所述源数据为音频数据或/和视频数据；所述发送端还包括音频编码器或/和视频编码器；所述接收端和窃听端均还包括音频解码器或/和视频解码器。本专利技术一个较佳实施例中，进一步包括所述分光模块为光纤夹持器，所述窃听端通过所述光纤夹持器连接在发送端与接收端之间的光纤线路上。本专利技术一个较佳实施例中，进一步包括所述分光模块为光分路器，所述光分路器包括输入端、第一输出端和第二输出端，所述输入端与第一传输模块连接，所述第一输出端与第二传输模块连接，所述第二输出端与第三传输模块连接。本专利技术的有益效果：本专利技术的光纤通信窃听教学演示系统，能够兼容三种模式的教学演示，并能形象、直观的对比演示量子密钥加密方式相较于经典加密方式，以及非加密方式的防窃听效果。其具有以下技术优势：1、只有对比才能看出差异，本申请的教学演示系统通过对比演示，能够非常直观的演示量子密钥加密通信、经典密码加密通信和非加密通信三种光纤通信模式的防窃听效果的差异性，能够直观的凸显量子密钥加密通信的绝对安全性，教学效果好。2、以视频数据或者音频数据，以及音视频数据作为演示用的源数据，能够极大提升教学演示的感官效果。3、使用波分复用技术，将原本分别在量子信道和经典信道传输的量子光和经典光耦合进一根光纤中通过经典信道传输至接收端，一方面简化了光路结构(由传统的两根光纤(一根用于量子信道，一根用于经典信道)简化为一根光纤(经典信道))；另一方面，由于量子光传输过程中如果被窃听将引起量子光变化，导致误码率增大，通过对量子光的探测便能及时发觉光纤线路上存在着第三方窃听，借助这一机制便可实现对在经典信道上合波混传的光信号进行窃听侦测，也就实现了对从发送端到接收端传输的源数据的窃听检测。附图说明图1是本专利技术优选实施例中光纤通信窃听教学演示系统的结构框图；图2是本专利技术优选实施例中发送端的内部结构框图；图3是本专利技术优选实施例中接收端的内部结构框图；图4是本专利技术优选实施例中窃听端的内部结构框图；图5是本专利技术优选实施例中光纤通信窃听教学演示系统的信号传输流程框图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本专利技术并能予以实施，但所举实施例不作为对本专利技术的限定。实施例如图1～4所示，本实施例公开了一种光纤通信窃听教学演示系统，包括发送端、接收端和窃听端，上述发送端以光信号的形式发送源数据，上述接收端通过光纤线路连接发送端，上述窃听端通过夹持在该光纤上的分光模块产生并提取光纤线路上的泄露光。本申请的教学演示系统，能够兼容演示三种通信模式下的光纤通信窃听效果，其本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光纤通信窃听教学演示系统，包括发送端、接收端和窃听端，所述发送端以光信号的形式发送源数据，所述接收端通过光纤线路连接发送端，所述窃听端通过夹持在光纤上的分光模块产生并提取所述光纤线路上的泄露光；所述发送端、接收端和窃听端均设有显示设备用于显示各自接收的显示信号；其特征在于：所述发送端包括，加密模块，其使用量子密钥对所述源数据进行加密、或者使用经典密码对所述源数据进行加密；第一传输模块，其将所述源数据转换成光信号后发送出去、或者将经过所述加密模块加密后的源数据转换成光信号发送出去；所述接收端包括，第二传输模块，其接收所述发送端发送的光信号，并将接收到的光信号转换成直接在所述显示设备中显示的第一显示信号；或者将接收到的光信号转换成第一电信号或者第二电信号；解密模块，其使用与所述发送端共享的经典密码对所述第一电信号进行解密，获得在所述显示设备中显示的第二显示信号；或者使用与所述发送端共享的量子密钥对所述第二电信号进行解密，获得在所述显示设备中显示的第三显示信号；所述窃听端包括，第三传输模块，其接收所述分光模块提取的泄漏光信号，并将接收到的光信号转换成第三电信号；密码破解模块，其运行破解程序对所述第三电信号进行破解，获得在所述显示设备中显示的第四显示信号。...

【技术特征摘要】
1.一种光纤通信窃听教学演示系统，包括发送端、接收端和窃听端，所述发送端以光信号的形式发送源数据，所述接收端通过光纤线路连接发送端，所述窃听端通过夹持在光纤上的分光模块产生并提取所述光纤线路上的泄露光；所述发送端、接收端和窃听端均设有显示设备用于显示各自接收的显示信号；其特征在于：所述发送端包括，加密模块，其使用量子密钥对所述源数据进行加密、或者使用经典密码对所述源数据进行加密；第一传输模块，其将所述源数据转换成光信号后发送出去、或者将经过所述加密模块加密后的源数据转换成光信号发送出去；所述接收端包括，第二传输模块，其接收所述发送端发送的光信号，并将接收到的光信号转换成直接在所述显示设备中显示的第一显示信号；或者将接收到的光信号转换成第一电信号或者第二电信号；解密模块，其使用与所述发送端共享的经典密码对所述第一电信号进行解密，获得在所述显示设备中显示的第二显示信号；或者使用与所述发送端共享的量子密钥对所述第二电信号进行解密，获得在所述显示设备中显示的第三显示信号；所述窃听端包括，第三传输模块，其接收所述分光模块提取的泄漏光信号，并将接收到的光信号转换成第三电信号；密码破解模块，其运行破解程序对所述第三电信号进行破解，获得在所述显示设备中显示的第四显示信号。2.如权利要求1所述的光纤通信窃听教学演示系统，其特征在于：所述发送端和接收端分别配置有量子密钥分配终端Alice和量子密钥分配终端Bob，所述量子密钥分配终端Alice和量子密钥分配终端Bob基于BB84协议为收发两端分发相同的量子密钥；所述量子密钥分配终端Alice与加密模块连接，产生的量子密钥供发送端进行数据加密；所述量子密钥分配终端Bob与解密模块连接，产生的量子密钥供接收端进行数据解密。3.如权利要求2所述的光纤通信窃听教学演示系统，其特征在于：所述发送端还包括波分复用模块；所述量子密钥分配终端Alice和量子密钥分配...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐东，薛梦驰，杨光，赵良圆，邱红康，金华，李树林，赵周荞，
申请(专利权)人：江苏亨通问天量子信息研究院有限公司，江苏亨通光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32