王鵬業(yè)

【摘 要】混沌加密是一種將混沌技術(shù)與加密方法相結(jié)合的新興的密碼加密技術(shù)。光學(xué)通信是一種利用光波載波進(jìn)行通信的方式。由于光學(xué)中存在混沌現(xiàn)象，所以我們在光學(xué)通信中應(yīng)用混沌加密技術(shù)進(jìn)行保密工作?；煦缂用茉诠鈱W(xué)通信中的應(yīng)用主要包括：混沌加密常用方法、光學(xué)通信中混沌加密通信常用方案以及光學(xué)通信中兩級加密的混沌加密通信方案。其中混沌加密常用方法主要包括：數(shù)字流混沌加密、數(shù)字信號混沌加密以及連續(xù)流混沌加密等。光學(xué)通信中混沌加密通信常用方案主要包括：混沌掩蓋加密方案、混沌鍵控加密方案、混沌參數(shù)加密方案以及混沌擴(kuò)頻加密方案等。

【關(guān)鍵詞】混沌加密；光學(xué)通信；應(yīng)用

二十世紀(jì)六十年代，人們發(fā)現(xiàn)了混沌理論?；煦缋碚摷匆粋€給出混亂、隨機(jī)的分周期性結(jié)果的模型，卻是由確定的非線性微分方程構(gòu)成。混沌是一種形式非常復(fù)雜的運(yùn)動，看似雜亂無章的隨機(jī)運(yùn)動軌跡，卻是由一個確定方程模型得出?；煦鐚Τ跏紬l件的敏感度非常高。密碼技術(shù)是一種研究使用密碼進(jìn)行加密的技術(shù)，而隨著信息技術(shù)的發(fā)展，竊取加密密碼的方法越來越多，并且隨著傳統(tǒng)密碼技術(shù)的不斷使用和技術(shù)公開，傳統(tǒng)密碼技術(shù)的保密性已經(jīng)降低，所以一些新的密碼技術(shù)開始出現(xiàn)，其中包括混沌加密、量子密碼以及零知識證明等。本文首先介紹混沌加密密碼技術(shù)，然后介紹光學(xué)通信，最后重點(diǎn)探討混沌加密在光學(xué)通信中的應(yīng)用。

1.混沌加密

我們首先對混沌加密的相關(guān)內(nèi)容做一下簡單介紹，主要包括：混沌的特征、混沌加密的定義以及混沌加密的常用方法。混沌的特征主要有：混沌運(yùn)動軌跡符合分?jǐn)?shù)維理論，混沌軌跡是有序與無序的結(jié)合、并且是有界的偽隨機(jī)軌跡，混沌運(yùn)動具有遍歷性，所有的混沌系統(tǒng)都具有幾個相同的常數(shù)、并且符合利亞普諾夫指數(shù)特性，混沌運(yùn)動的功率譜為連續(xù)譜線以及混沌系統(tǒng)具有正K熵等?；煦缂用苁且环N新的密碼技術(shù)，是將混沌技術(shù)與加密方法相結(jié)合的一種密碼加密技術(shù)。混沌加密的方法有很多種，根據(jù)不同的通信模式，可以選擇不同的加密方式與混沌技術(shù)結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)信息的加密傳輸?；煦缂用艿某Ｓ梅椒ㄖ饕ǎ簲?shù)字流混沌加密、數(shù)字信號混沌加密以及連續(xù)流混沌加密等。

2.光學(xué)通信

之所以將混沌加密應(yīng)用在光學(xué)通信中，是因?yàn)楣鈱W(xué)中存在混沌現(xiàn)象，這種混沌現(xiàn)象既包括時間混沌現(xiàn)象也包括空間混沌現(xiàn)象。光學(xué)通信是一種利用光波載波進(jìn)行通信的方式，其優(yōu)點(diǎn)是信息容量大、適應(yīng)性好、施工方便靈活、、保密性好、中繼距離長以及原材料來源廣等，光纖通信是光學(xué)通信中最重要的一種通信方式，已成為現(xiàn)代通信的重要支柱和發(fā)展趨勢。光纖通信系統(tǒng)的組成主要包括：數(shù)據(jù)信號源、光數(shù)據(jù)傳輸端、光學(xué)通道以及光數(shù)據(jù)接收端等。數(shù)據(jù)信號源包括所有的數(shù)據(jù)信號，具體體現(xiàn)為圖像、文字、語音以及其他數(shù)據(jù)等經(jīng)過編碼后所形成的的信號。光數(shù)據(jù)傳輸端主要包括調(diào)制解調(diào)器以及計(jì)算機(jī)等數(shù)據(jù)發(fā)送設(shè)備。光學(xué)通道主要包括光纖和中繼放大器等。光數(shù)據(jù)接收端主要包括計(jì)算機(jī)等數(shù)據(jù)接收設(shè)備以及信號轉(zhuǎn)換器等。

3.探討混沌加密在光學(xué)通信中的應(yīng)用

在光學(xué)通信中，應(yīng)用混沌加密技術(shù)對明文進(jìn)行加密處理，以保證明文傳遞過程中的安全性和保密性。本文重點(diǎn)對混沌加密在光學(xué)通信中的應(yīng)用進(jìn)行了探討。其內(nèi)容主要包括：混沌加密常用方法、光學(xué)通信中混沌加密通信常用方案以及光學(xué)通信中兩級加密的混沌加密通信方案。其中混沌加密常用方法主要包括：數(shù)字流混沌加密、數(shù)字信號混沌加密以及連續(xù)流混沌加密等。光學(xué)通信中混沌加密通信常用方案主要包括：混沌掩蓋加密方案、混沌鍵控加密方案、混沌參數(shù)加密方案以及混沌擴(kuò)頻加密方案等。

3.1混沌加密常用方法

連續(xù)流混沌加密方法：連續(xù)流混沌加密利用的加密處理方式是利用混沌信號來掩蓋明文，即使用混沌信號對明文進(jìn)行加密處理。連續(xù)流混沌加密方法常應(yīng)用在混沌掩蓋加密方案以及混沌參數(shù)加密方案中。其加密后的通信模式是模到模的形式。

數(shù)字流混沌加密方法：其加密后的通信模式是模到數(shù)再到模的形式。

數(shù)字信號混沌加密方法：其加密后的通信方式是數(shù)到數(shù)的形式。主要包括混沌時間序列調(diào)頻加密技術(shù)以及混沌時間編碼加密技術(shù)。主要是利用混沌數(shù)據(jù)信號對明文進(jìn)行加密。

3.2光學(xué)通信中混沌加密通信常用方案

在光學(xué)通信中，利用混沌加密技術(shù)進(jìn)行通信方案的步驟主要包括：先利用混沌加密方法對明文進(jìn)行加密（可以使用加密系統(tǒng)進(jìn)行這一過程），然后通過光釬進(jìn)行傳輸，接收端接收后，按照一定解密步驟進(jìn)行解密，恢復(fù)明文內(nèi)容。

混沌掩蓋加密方案：其掩蓋的方式主要有三種：一種是明文乘以密鑰，一種是明文加密鑰，一種是明文與密鑰進(jìn)行加法與乘法的結(jié)合。

混沌鍵控加密方案：其利用的加密方法主要為FM-DCSK數(shù)字信號加密方法。該方案具有良好的抗噪音能力，并且能夠不受系統(tǒng)參數(shù)不匹配的影響。

混沌參數(shù)加密方案：就是將明文與混沌系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行混合傳送的一種方案。這種方案增加了通信對參數(shù)的敏感程度。

混沌擴(kuò)頻加密方案：該方案中，擴(kuò)頻序列號一般是使用混沌時間序列，其加密方法是利用數(shù)字信號，該方案的抗噪音能力特別好。

3.3光學(xué)通信中兩級加密的混沌加密通信方案

為了進(jìn)一步保證傳輸信息的安全保密性，需要對明文進(jìn)行二次加密。其步驟是：首先先對明文進(jìn)行第一次加密（主要利用雙反饋混沌驅(qū)動系統(tǒng)產(chǎn)生密鑰1，然后將明文與密鑰1組合起來形成密文1），第二步是通過加密超混沌系統(tǒng)產(chǎn)生的密鑰2對密文1進(jìn)行二次加密，形成密文2，第三步將密文2通過光纖進(jìn)行傳遞，同時將加密超混沌系統(tǒng)一起傳遞到接收端。第四步，接收端接收到密文2以及加密超混沌系統(tǒng)后，對密文2進(jìn)行解密，形成密文1，然后將密文1傳送到雙反饋混沌驅(qū)動系統(tǒng)產(chǎn)生密鑰1，然后將密文1進(jìn)行解密，通過濾波器破譯出明文。此外，還可以對二級加密通信進(jìn)行優(yōu)化，即使用EDFA（雙環(huán)摻餌光纖激光器）產(chǎn)生密鑰進(jìn)行加密。

4.結(jié)論

本文首先對混沌加密的相關(guān)內(nèi)容做一下簡單介紹，主要包括：混沌的特征、混沌加密的定義以及混沌加密的常用方法。然后我們簡單介紹了一下光學(xué)通信以及光纖通信，并且介紹了光纖通信的組成結(jié)構(gòu)。并且由于光學(xué)中存在混沌現(xiàn)象，所以我們在光學(xué)通信中應(yīng)用混沌加密技術(shù)進(jìn)行保密工作。最后本文重點(diǎn)探討了混沌加密在光學(xué)通信中的應(yīng)用，其內(nèi)容主要包括：混沌加密常用方法、光學(xué)通信中混沌加密通信常用方案以及光學(xué)通信中兩級加密的混沌加密通信方案。其中混沌加密常用方法主要包括：數(shù)字流混沌加密、數(shù)字信號混沌加密以及連續(xù)流混沌加密等。光學(xué)通信中混沌加密通信常用方案主要包括：混沌掩蓋加密方案、混沌鍵控加密方案、混沌參數(shù)加密方案以及混沌擴(kuò)頻加密方案等。

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