基于多混沌系统的多层置乱的OFDM-PON物理层加密方案

作     者：鄢诚浩 毕美华 周玉鑫 滕旭阳 胡淼 YAN Chenghao;BI Meihua;ZHOU Yuxin;TENG Xuyang;HU Miao

作者机构：杭州电子科技大学通信工程学院浙江杭州310018 上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室上海200240 江苏省新型光纤技术与通信网络工程研究中心江苏苏州215000 

出 版 物：《光电子．激光》 (Journal of Optoelectronics·Laser)

年 卷 期：2024年第35卷第3期

页      面：225-233页

学科分类：11[军事学] 1105[军事学-军队指挥学] 0839[工学-网络空间安全] 08[工学] 110505[军事学-密码学] 0803[工学-光学工程] 110503[军事学-军事通信学] 

基　　金：国家自然科学基金(61906055) 浙江省自然科学基金(LY20F050004) 江苏省新型光纤技术与通信网络工程研究中心开放研究课题(SDGC2120)资助项目 

主　　题：混沌加密 混沌系统 正交频分复用无源光网络(OFDM-PON) 光通信 

摘      要：针对正交频分复用无源光网络(orthogonal frequency division multiplexing passive optical network, OFDM-PON)系统中的数据传输安全问题,本文设计了一种基于多混沌系统及多层加密的数字序列加密方案,通过在OFDM信号生成的每个步骤都采用密钥集选择性对信号加密,可有效提升系统的加密空间进而增加系统的保密性。首先,将明文进行分组,利用Logistic混沌系统选取构建混沌序列集中的混沌序列对每组明文进行异或加密调制成16-QAM(quadrature amplitude modulation)信号;然后,对QAM信号分组,利用Logistic混沌系统对每组QAM信号进行判定是否进行星座图置乱加密;最后,对OFDM的子载波进行分组,利用Logistic系统对每组进行判定是否需要进行频域置乱加密。搭建了仿真系统以进一步验证方案的可行性。仿真实验结果表明,该加密方法极大地增大了密钥空间,达10540,为数据传输提供良好的保密性。