本申請(qǐng)屬于光通信，具體涉及一種基于多層索引調(diào)制的協(xié)同光傳輸方法及裝置。
背景技術(shù)：
1、目前常見的上層安全加密機(jī)制有數(shù)據(jù)安全協(xié)議和數(shù)字證書，物理層安全加密機(jī)制有量子加密、混沌光學(xué)加密、數(shù)字域混沌加密。在量子計(jì)算技術(shù)高速發(fā)展的今天，前者更容易被暴力破解，后者則通過對(duì)光信號(hào)本身進(jìn)行加密讓信息難以完整明確地被破解，進(jìn)而有效地提高了安全性。量子密鑰分發(fā)(qkd)目前在量子通信領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，其安全性也得到了證實(shí)，它可以在兩個(gè)用戶之間存在竊聽者的情況下進(jìn)行密鑰的分發(fā)。但是由于器件不能達(dá)到理想化，信道中存在損耗和噪音，降低了可用光子數(shù)量，并且受探測(cè)器解碼效率限制，導(dǎo)致密鑰分發(fā)速率較為低下?；煦绻鈱W(xué)加密技術(shù)通過衍射、濾波等技術(shù)將明文圖像轉(zhuǎn)變?yōu)榕c噪音類似的密文圖像，以假亂真起到保護(hù)作用。但也存在著操作復(fù)雜，距離受限，耗時(shí)長(zhǎng)，抗干擾能力差等問題。隨著數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的不斷發(fā)展和光電器件的升級(jí)優(yōu)化，可以通過數(shù)字信號(hào)處理（digitalsignalprocessing，dsp），利用混沌系統(tǒng)生成的序列對(duì)dsp過程中的比特流、子載波符號(hào)、子載波數(shù)量和星座映射進(jìn)行擾動(dòng)。在這種方案中，不僅可以保障數(shù)據(jù)的安全，而且與現(xiàn)有的光纖通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)兼容，維持高速光傳輸系統(tǒng)的強(qiáng)大通信能力。
2、混沌系統(tǒng)產(chǎn)生的隨機(jī)序列的性質(zhì)取決于系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特征，而較為復(fù)雜的混沌系統(tǒng)往往具有更多豐富的動(dòng)力學(xué)特征，因此其所產(chǎn)生的隨機(jī)序列通常具備更高的隨機(jī)性。通過比較可以發(fā)現(xiàn)，數(shù)字域混沌加密相比于量子加密和混沌光學(xué)加密能增長(zhǎng)傳輸距離，時(shí)效性高，損耗小，更重要的是隨機(jī)性和初值敏感度更高，從而安全性更高。然而多數(shù)現(xiàn)有方案存在一個(gè)潛在的安全漏洞：即收發(fā)雙方通常事先共享密鑰，并利用該密鑰進(jìn)行加解密操作。然而，一旦密鑰泄露且未能及時(shí)應(yīng)對(duì)，可能會(huì)導(dǎo)致長(zhǎng)期的安全風(fēng)險(xiǎn)。為了提升系統(tǒng)的安全性和靈活性，如何將密鑰和數(shù)據(jù)一起傳輸，并支持密鑰的動(dòng)態(tài)更新，已經(jīng)成為當(dāng)前研究的關(guān)鍵方向。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、目的：鑒于以上技術(shù)問題中的至少一項(xiàng)，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N基于多層索引調(diào)制的協(xié)同光傳輸方法及裝置，通過多次索引調(diào)制掩蔽密鑰的傳輸，簡(jiǎn)化了密鑰管理，減少了存儲(chǔ)和更新密鑰的復(fù)雜性，提高了通信系統(tǒng)的安全性。
2、本申請(qǐng)采用的技術(shù)方案為：
3、第一方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N基于多層索引調(diào)制的協(xié)同光傳輸方法，包括：
4、獲取密鑰和待發(fā)送的原始數(shù)據(jù)；
5、根據(jù)所述密鑰通過四維混沌模型生成四維混沌序列x、y、z、w；
6、對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行星座映射得到16qam星座信號(hào)；
7、利用四維混沌序列x、y、z、w對(duì)16qam星座信號(hào)進(jìn)行子載波、符號(hào)進(jìn)行二次置亂得到16qam置亂信號(hào)；
8、將密鑰經(jīng)過二進(jìn)制轉(zhuǎn)換，得到四個(gè)由16個(gè)四位比特組成的二進(jìn)制的密鑰，分成第一組密鑰和第二組密鑰；
9、利用第一組密鑰對(duì)所述16qam置亂信號(hào)進(jìn)行第一層索引調(diào)制得到第一調(diào)制信號(hào)，利用第二組密鑰對(duì)第一調(diào)制信號(hào)進(jìn)行第二層sim索引調(diào)制得到第二調(diào)制信號(hào)；
10、將第二調(diào)制信號(hào)進(jìn)行ofdm調(diào)制后進(jìn)入光纖信道進(jìn)行傳輸。
11、在一些實(shí)施例中，利用第一組密鑰對(duì)所述16qam置亂信號(hào)進(jìn)行第一層索引調(diào)制得到第一調(diào)制信號(hào)，利用第二組密鑰對(duì)第一調(diào)制信號(hào)進(jìn)行第二層sim索引調(diào)制得到第二調(diào)制信號(hào)，包括：
12、將16qam置亂信號(hào)的子載波進(jìn)行分組排列，以16列子載波為一小組，8個(gè)小組子載波列為1大組，構(gòu)建成一個(gè)16×8的子載波序列矩陣；其中每個(gè)子載波上的每個(gè)符號(hào)包含4比特；
13、第一層索引調(diào)制：根據(jù)第一組密鑰和第一層索引調(diào)制規(guī)則，確定對(duì)應(yīng)的16×8的子載波序列矩陣中存在靜默情況的兩個(gè)小組的子載波行序，并對(duì)子載波序列矩陣進(jìn)行第一層索引調(diào)制；
14、第二層sim索引調(diào)制：根據(jù)第二組密鑰和第二層sim索引調(diào)制規(guī)則，分別確定存在靜默情況的兩個(gè)小組的子載波靜默的列序，得到兩個(gè)靜默子載波的具體位置，對(duì)這兩個(gè)靜默子載波置零靜默處理；
15、依次對(duì)所有的子載波序列矩陣進(jìn)行第一層索引調(diào)制和第二層sim索引調(diào)制，得到第二調(diào)制信號(hào)。
16、第二方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N基于多層索引調(diào)制的協(xié)同光傳輸裝置，包括處理器及存儲(chǔ)介質(zhì)；
17、所述存儲(chǔ)介質(zhì)用于存儲(chǔ)指令；
18、所述處理器用于根據(jù)所述指令進(jìn)行操作以執(zhí)行根據(jù)第一方面所述的方法。
19、第三方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)第一方面所述方法。
20、有益效果：本申請(qǐng)?zhí)峁┑幕诙鄬铀饕{(diào)制的協(xié)同光傳輸方法及裝置，具有以下優(yōu)點(diǎn)：采用多層加密對(duì)信號(hào)的比特、子載波、符號(hào)點(diǎn)進(jìn)行多維擾動(dòng)以提升安全性能。同時(shí)通過兩層索引調(diào)制，根據(jù)所設(shè)計(jì)的索引調(diào)制映射規(guī)則，分別利用子載波序列矩陣的存在靜默情況組序與子載波序列的靜默位置來表示密鑰信息，借助不同的靜默位置狀態(tài)層層索引，能有效地達(dá)到再信號(hào)傳輸過程中掩蔽密鑰的效果。并且兩次索引調(diào)制的過程有“雙保險(xiǎn)”的效果，在傳輸過程中密鑰具備更好的動(dòng)態(tài)性，降低了密鑰的管理復(fù)雜度。
21、通過在基礎(chǔ)的單模索引調(diào)制之上再次疊加一次序列組索引調(diào)制，有效地實(shí)現(xiàn)了多層加密的混沌系統(tǒng)密鑰和信息的協(xié)同傳輸，密鑰具有極高的掩蔽性和靈活性，減少了泄露風(fēng)險(xiǎn)。此外在本發(fā)明的方案中，只有合法接收端通過所涉及的兩次索引調(diào)制映射規(guī)則能夠提取出正確的密鑰并對(duì)信號(hào)進(jìn)行解密解調(diào)。非法接收端在多層加密的保護(hù)下，無(wú)法掌握所涉及的映射規(guī)則從而不具備提取密鑰的能力，最終不能實(shí)現(xiàn)正確地解調(diào)傳輸?shù)男盘?hào)。該方案確保了密鑰和信息在協(xié)同傳輸過程中的高安全性。
1.一種基于多層索引調(diào)制的協(xié)同光傳輸方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，利用第一組密鑰對(duì)所述16qam置亂信號(hào)進(jìn)行第一層索引調(diào)制得到第一調(diào)制信號(hào)，利用第二組密鑰對(duì)第一調(diào)制信號(hào)進(jìn)行第二層sim索引調(diào)制得到第二調(diào)制信號(hào)，包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一層索引調(diào)制規(guī)則包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述第二層sim索引調(diào)制規(guī)則包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述四維混沌模型采用rossler四維混沌模型，表示為：
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的方法，其特征在于，所述密鑰x0、y0、z0、w0分別為1.001257452376201、0.995274263515032、0.011574611854415、0.023846371520675；
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，利用四維混沌序列x、y、z、w對(duì)16qam星座信號(hào)進(jìn)行子載波、符號(hào)進(jìn)行二次置亂得到16qam置亂信號(hào)，包括：
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，利用四維混沌序列中x、y、z、w分別生成第一置亂序列、第二置亂序列、第三置亂序列、第四置亂序列，包括：
9.一種基于多層索引調(diào)制的協(xié)同光傳輸裝置，其特征在于，包括處理器及存儲(chǔ)介質(zhì)；
10.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述方法。