[发明专利]具有增强安全性的高速通信系统和方法

说明书

根据本发明的一个实施方案，公开一种通过多条路径发射至少两个或更多个传输信号的方案，所述传输信号包含至少两个或更多个纯随机噪声信号。为了实现这样的方案，可以在根据本发明的具有增强安全性的高速通信方法和系统中使用互补噪声发生器。在此，所述互补噪声发生器是指其中总计至少两种或更多种所生成噪声的总和变为0的装置。即，所述互补噪声发生器可以生成m种噪声，并且所述m种噪声的总和变为0。通过将具有这种特征的多种噪声注入到不同的路径中来减少每个信道的信道容量，从而使得单一窃听变得困难。相比之下，因为接收具有注入噪声的多个传输信号的接收机接收所有的噪声信号，然后对所述噪声信号进行求和，所以所述噪声被抵消，并且有可能有效地接收意图由发射机发射的原始信号(随机密钥K)。

技术领域

根据本公开的示例性实施方案的教义总体涉及一种用于具有完全保密性的高速通信的装置和方法。

技术背景

通信理论中的基本问题是如何在使第三方不能够获得信息的情况下在双方之间传输消息。例如，在电子金融交易领域中，保持双方之间的通信中的秘密性是非常重要的。

照惯例，希望交换消息的双方分别称为Alice和Bob，而希望获得对所述消息的未授权访问的窃听者称为Eve。

已经开发了许多通信技术来解决这个问题。一类技术依赖于Eve的计算局限性，阻止她在合理的时间内执行某些数学运算。例如，RSA公钥密码技术的安全性在很大程度上依赖于将非常大的整数分解成因子的计算难度。这种技术称为“有条件安全”或“计算上安全”。

有条件安全技术的一个问题是对其安全性的信任依赖于复杂性理论领域中的数学结果，而这一结果仍未经证实。因此，目前还不能确定这类技术在未来将不会被推翻，在用于这样做的适当的数学工具可以开发的前提下，只使用经典计算机的资源。

作为对此的解决方案之一的是通过将经典加密添加到量子密钥分发过程的量子密钥分发(QKD)系统的安全性。尽管加密方法通过使用量子力学的基本原理来完全保证安全性，不管窃听者(“Eve”)或搭线窃听者的计算性能如何，但是基于单光子光源的密钥生成率(有效密钥比特/总传输比特)较低，近似小于10-4，并且对于攻击通信系统和破坏安全性的所谓“旁路攻击”是物理上弱的。

可以从A.D.Wyner的信息理论方法确定密钥生成率，并且密钥生成率可以是发射机(Alice)和接收机(Bob)的信道容量减去窃听者(Eve)的信道容量的值。在此，响应于通信信道环境的构建方法，可以改变发射机(Alice)和接收机(Bob)的信道容量。因此，为了最大化保证完全安全性的密钥生成率，需要最小化发射机(Alice)和接收机(Bob)的信道容量，并且本公开基于此。

发明内容

技术主题

本公开将要解决的技术主题是提供一种用于具有完全保密性的高速通信的装置和方法，其被配置成建立绝对安全系统，所述绝对安全系统使用嵌入在信道中的物理特性从根本上阻止临时性或窃听可能性，与其置信度仍未经证实的依赖于计算复杂性的安全系统不同。

本公开提供一种通信系统和方法，其被配置成将加密密钥生成速度提高到常规信息的传输速度，因为本公开不基于单光子光源。

本公开的另一个目标是提供一种用于具有完全保密性的高速通信的装置和方法，由于包括各种常规光通信技术的各种通信信道的适用性或可用性，经济可行性和兼容性增加。

技术解决方案

本公开将要解决的技术主题是提供一种用于具有完全保密性的高速通信的装置和方法，其被配置成建立绝对安全系统，所述绝对安全系统基于信息理论通过最小化窃听者的信道容量，同时利用嵌入在信道中的物理特性来优化发射机与接收机之间的信道容量，从根本上阻止可临时性或窃听可能性本身，与依赖于计算复杂性的安全系统不同。