用于生成密钥的设备和方法技术

本发明专利技术涉及一种用于生成密钥的设备，包括多模干涉仪，该多模干涉仪能够与光源耦合并且包括具有电光材料的光路，该光路被配置为在输入侧获取光，在该电光材料的局部变化的折射率的影响下影响光，并在输出侧提供受影响的光。该设备包括接收装置，该接收装置被配置为在输出侧接收受影响的光，并且该设备包括评估装置，该评估装置被配置为基于受影响的光来执行评估，并且基于该评估来生成密钥。

Devices and methods for generating keys

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于生成密钥的设备和方法
本专利技术涉及一种使用多模干涉仪产生密钥(例如比特序列)的设备。本专利技术还涉及一种用于提供密钥的方法，并且涉及一种密码多模干涉仪或电光可编程多模干涉仪作为密码密钥。
技术介绍
需要一种技术，用于出于认证和/或加密的目的而得到密钥。例如，可以使用密码或其他共享秘密，其允许确定相应的通信伙伴是否拥有所需的知识。公知的用于执行加密的基于软件或硬件的算法只能被不足地映射(即精度不足)，和/或具有太高的计算复杂度。因此，需要一种用于生成密钥的技术，其能够以高精度和低计算复杂度生成密钥。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种用于生成密钥的设备和一种用于生成密钥的方法，其允许以高精度和低计算复杂度生成密钥。该目的是通过独立权利要求的主题来实现的。本专利技术的一个发现已经认识到，通过使用多模干涉仪，可以在硬件的基础上，即在低计算复杂度的情况下生成密钥，这可以通过利用多模干涉仪的光学特性以高精度来获得。根据一个实施例，一种用于生成密钥的设备，包括多模干涉仪，该多模干涉仪能够与光源耦合并且包括光路，该光路包括具有能够受控制的折射率的材料，该光路被配置为在输入侧获取光，在该材料的局部变化的折射率的影响下影响光，并在输出侧提供受影响的光。此外，该设备包括接收装置，该接收装置被配置为在输出侧接收受影响的光，并且该设备包括评估装置，该评估装置被配置为基于受影响的光来执行评估，并且基于该评估来生成密钥。根据一个实施例，该设备被配置为基于局部变化的折射率获取对光的局部变化的影响。这允许通过材料内折射率的局部变化来获得密钥，这可以以低计算复杂度和高精度来获得密钥。根据一个实施例，该设备包括光源，所述光源连接到所述光路并被配置为发射光。这允许获得光源和材料相互匹配的功能集成电路。根据一个实施例，光源是窄带光源，例如激光器或具有滤波器的光源，其可以接收宽带光并输出窄带部分。根据一个实施例，所述接收装置包括滤波器，所述滤波器被配置为对所述受影响的光进行滤波并且在所述滤波器输出处提供窄带的滤波光，所述评估装置被配置为基于所述窄带的滤波光执行所述评估。这允许使用相对较宽的宽带光源，允许简单的技术设计，并过滤在接收装置处使用的光，从而可以以不变的高精度获得具有不变的高精度的密钥。根据一个实施例，所述评估装置被配置为确定所述受影响的光或滤波光的局部强度分布，并且基于所述局部强度分布来生成所述密钥。在此有利的是，可以以低计算复杂度来确定强度分布，例如使用阈值。根据一个实施例，评估装置被配置为在光路的全部区域中的互不相同的子区域中执行局部强度分布。该密钥包括多个密钥部分，其中每个密钥部分与子区域相关联。这允许以低的系统复杂度获得复杂的密钥。根据一个实施例，该设备包括电极布置，该电极布置被配置为基于该电极布置的局部变化的电场来产生材料的局部变化的折射率。该电极布置可以是多模干涉仪的一部分。在此有利的是，可以以高精度、高再现性和低技术复杂度产生电场。根据一个实施例，电极装置包括多个在空间上分离的即相互绝缘的电极元件，它们被配置为以在空间上分离的方式影响材料的折射率。该设备包括驱动装置，该驱动装置被配置为驱动电极元件，使得受影响的光中的样式与电极装置的受驱动电极的每个样式明确地相关联。有利的是，用于驱动电极的驱动信号可以明确地转换为受影响的光的样式。根据一个实施例，电极装置包括以二维阵列布置的多个在空间上分离的电极元件。关于对通过光路导引的光的影响，电极形成为相对于二维阵列的至少一个方向不对称。可以做到这样的程度，使得每个电极在受影响的光中产生明确的影响，和/或受驱动的电极元件的每个组合产生明确的样式。在此有利的是，可以在密钥中获得高的熵并且获得密钥的值的高范围。根据一个实施例，该设备被配置为：通过相互不同的电极几何形状和/或通过所述电极元件上相互不同的电压，相对于所述二维阵列的至少一个方向，产生对通过所述光路导引的光的不对称影响。这允许以低复杂度来驱动电极，例如通过预先配置的电极几何形状和/或施加恒定且相互不同或变化的电压，就计算而言这很简单。根据一个实施例，电极装置包括多个在空间上分离的电极元件，这些电极元件布置成二维阵列的行和列。行内的电极包括沿着行方向的在所述行内明确的互不相同的尺寸。替代地或附加地，列内的电极包括沿着列方向的在该列内明确的互不相同的尺寸。这些标准可以适用于一个、几个或所有行和/或列。在此有利的是，可以获得电极几何形状的紧凑的布置。根据一个实施例，沿行方向的任意两个相邻电极的尺寸的商包括均一的商值，和/或沿列方向的任意两个电极的尺寸的商包括均一的商值。这允许容易地获得各个电极元件。根据一个实施例，所述商值包括在至少1.5且至多10的值的范围内的值，例如至少2的值，例如2。与另一电极相比，沿列方向或行方向的相邻电极示例性地包括一半尺寸。这样的商值对于设计各个电极元件特别有利。根据一个实施例，所述多模干涉仪被配置为：基于包括第一比特数的比特序列，以局部变化的方式改变所述材料的折射率。所述评估装置被配置为：为所述密钥提供具有所述密钥的所述第一比特数的比特序列序列。这允许基于多模干涉仪的n比特驱动来获取n比特密钥。根据一个实施例，该设备被配置为在信号输出处提供所述比特序列，并在信号输入处接收包括参考密钥的输入信号，所述设备被配置为：将所述参考密钥与所述密钥进行比较，并基于所述比较的结果评估所述输入信号的发送器的身份。这允许检查其他设备是否知道共享机密。替代地或附加地，该设备可以被配置为基于所获得的比特序列来得到密钥并提供该密钥，使得接收该密钥的设备可以检查该设备的身份。根据一个实施例，该密钥是第一密钥。所述设备被配置为：在第一时间间隔期间导引第一光通过所述光路以便获得所述第一密钥，并且在第二时间间隔期间导引第二光通过所述光路以便获得第二密钥。评估装置被配置为将所述第一密钥和所述第二密钥组合以形成总密钥。这允许协同地、重复地使用多模干涉仪，该多模干涉仪与不同光(例如不同波长的光)相互作用，可以激发不同的模式或以不同的模式传播，从而在受影响的光中生成不同的样式，从而使所使用的光源或光源类型是另一个自由度，可用于增加密钥中使用的或生成的比特，同时保持较高的熵。根据一个实施例，所述多模干涉仪是第一多模干涉仪。所述设备至少包括与所述光路的输出耦合的第二多模干涉仪。这允许在第二多模干涉仪中进一步影响已经受到影响的光，从而使生成的密钥具有高鲁棒性。根据一个实施例，所述设备至少包括第三多模干涉仪，所述第三多模干涉仪与所述第二多模干涉仪并联地耦合到所述光路的输出，并被配置为获得与所述第一多模干涉仪不同的、所述光路的局部强度分布。这意味着第一多模干涉仪的输出可以被分配到至少两个另外的多模干涉仪，这些另外的多模干涉仪获得彼此至少部分分离的信息并且继续影响该信息。这允许基于第二和第三多模干涉仪的输出，使生成的密钥具有进一步增强的鲁棒性。根据一个实施例，所述多模干涉仪是第一多模本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于生成密钥(12)的设备(10、20、40、60、70、80、90)，包括：/n多模干涉仪(14；14a-d)，能够与光源(32)耦合并且包括光路(16)，所述光路(16)包括具有能够受控制的折射率的材料，所述光路(16)被配置为在输入侧(18)获取光，并且在所述材料(46)的局部变化的折射率(n1，n2)的影响下影响所述光，以便在输出侧(22)提供受影响的光；/n接收装置(26)，被配置为在所述输出侧(22)接收所述受影响的光；以及/n评估装置(28)，被配置为基于所述受影响的光来执行评估，并基于所述评估来生成所述密钥(12)。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于生成密钥(12)的设备(10、20、40、60、70、80、90)，包括：
多模干涉仪(14；14a-d)，能够与光源(32)耦合并且包括光路(16)，所述光路(16)包括具有能够受控制的折射率的材料，所述光路(16)被配置为在输入侧(18)获取光，并且在所述材料(46)的局部变化的折射率(n1，n2)的影响下影响所述光，以便在输出侧(22)提供受影响的光；
接收装置(26)，被配置为在所述输出侧(22)接收所述受影响的光；以及
评估装置(28)，被配置为基于所述受影响的光来执行评估，并基于所述评估来生成所述密钥(12)。


2.根据权利要求1所述的设备，被配置为基于所述局部变化的折射率(n1，n2)获取对所述光的局部变化的影响。


3.根据权利要求1或2所述的设备，包括光源(32)，所述光源连接到所述光路(16)并被配置为发射光。


4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述光源(32)是窄带光源。


5.根据权利要求3或4所述的设备，其中，所述光源(32)包括激光器或滤波器。


6.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述接收装置(26)包括滤波器，所述滤波器被配置为对所述受影响的光进行滤波并且在所述滤波器输出处提供窄带滤波光，所述评估装置(28)被配置为基于所述窄带滤波光执行所述评估。


7.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述评估装置(28)被配置为确定所述受影响的光或滤波光的局部强度分布，并且基于所述局部强度分布来生成所述密钥(12)。


8.根据权利要求7所述的设备，其中，所述评估装置被配置为在所述光路(16)的全部区域中的互不相同的子区域(541，5416)中执行局部强度分布，其中所述密钥(12)包括多个密钥部分(B1，B16)，每个密钥部分与所述子区域(541，5416)相关联。


9.根据前述权利要求中任一项所述的设备，包括电极布置(36；36a-d)，所述电极布置被配置为基于所述电极布置(36；36a-d)的局部变化的电场(E)产生所述局部变化的折射率(n1，n2)。


10.根据权利要求9所述的设备，其中，所述电极布置包括多个在空间上分离的电极元件(381-38256)，所述电极元件被配置为以在空间上分离的方式影响所述材料(46)的折射率(n1，n2)；以及所述设备包括驱动装置(42，42’)，所述驱动装置被配置为驱动所述电极元件(381-38256)，使得所述受影响的光中的样式与受驱动电极(381-38256)的每个样式明确地相关联。


11.根据权利要求9或10所述的设备，其中，所述电极布置包括以二维阵列布置的多个在空间上分离的电极元件(381-38256)，其中，关于影响通过所述光路导引的光，所述电极形成为相对于所述二维阵列的至少一个方向(x，y)不对称。


12.根据权利要求11所述的设备，被配置为：通过相互不同的电极几何形状和/或通过所述电极元件(381-38256)上相互不同的电压，相对于所述二维阵列的至少一个方向(x，y)，产生对通过所述光路(16)导引的光的不对称影响。


13.根据权利要求9至12中任一项所述的设备，其中，所述电极布置包括多个在空间上分离的电极元件(38)，所述电极元件布置成二维阵列的行(62)和列(66)；
其中，一行(62)内的电极(38)包括沿着行方向(x)的在所述行内明确的互不相同的尺寸(x1,x4)；和/或
其中，一列(66...

【专利技术属性】
技术研发人员：马丁·布拉斯尔，弗雷塔·考斯塔克，
申请(专利权)人：弗劳恩霍夫应用研究促进协会，
类型：发明
国别省市：德国;DE