[发明专利]生成用于自由空间光通信的密钥的方法和装置

说明书

本说明书一个或多个实施例提供一种生成用于自由空间光通信的密钥的方法和装置，所述方法包括：第一通信端通过加载全息光栅的第一反射型空间光调制器SLM，产生携带第一拓扑荷l₁的第一轨道角动量OAM光束和携带第二拓扑荷l₂的第二OAM光束并依次发射给第二通信端；所述第二通信端随机选择操作模式，基于所选择的操作模式而生成初始密钥，并按所选择的操作模式将接收到的所述第一OAM光束和所述第二OAM光束反射给所述第一通信端；所述第一通信端通过监测所述OAM光束确定所述第二通信端所选择的操作模式，并基于所确定的操作模式生成所述初始密钥。本方法和装置操作简单，不需要引入复杂设备，同时还保证了一致性，随机性和安全性，确保了信息的保密传输。

技术领域

本公开涉及信息安全技术领域，尤其涉及一种生成用于自由空间光通信的密钥的方法和装置。

背景技术

自由空间光(Free Space Optical,FSO)通信是一种以激光作为信息载体、通过大气层或外空间传输的通信方式，具有大通信容量、高速传输的优点。由于激光束的高指向性，自由空间光通信会比传统的射频通信安全，但是自由空间光通信信道是开放的，窃听者依然可以做到不中断光束传播的窃听。

现有的密钥协商方案传输距离受限，操作困难，设备复杂，且无法保证一致性和安全性。

发明内容

有鉴于此，本公开的目的在于提出一种生成用于自由空间光通信的密钥的方法和装置。

基于上述目的，本公开提供了一种生成用于自由空间光通信的密钥的方法，包括：

第一通信端通过加载全息光栅的第一反射型空间光调制器SLM，产生携带第一拓扑荷l₁的第一轨道角动量OAM光束和携带第二拓扑荷l₂的第二OAM光束并依次发射给第二通信端，其中，l₁不等于l₂，l₁与l₂之和等于预定拓扑荷总和l；

所述第二通信端随机选择交换操作模式和移位操作模式中的任一种，基于所选择的操作模式而生成初始密钥，并按所选择的操作模式将接收到的所述第一OAM光束和所述第二OAM光束反射给所述第一通信端，其中，在所述交换操作模式下使用加载拓扑荷为-l的第二反射型SLM进行光束反射，而在所述移位操作模式下使用两个反射镜进行光束反射；

所述第一通信端通过监测从所述第二通信端依次反射回的所述第一OAM光束和所述第二OAM光束，确定所述第二通信端所选择的操作模式，并基于所确定的操作模式生成所述初始密钥。

基于同一发明构思，本公开还提供了一种生成用于自由空间光通信的密钥的装置，包括第一通信端和第二通信端，

其中，所述第一通信端被配置成：通过加载全息光栅的第一反射型SLM，产生携带第一拓扑荷l₁的第一OAM光束和携带第二拓扑荷l₂的第二OAM光束并依次发射给所述第二通信端，其中，l₁不等于l₂，l₁与l₂之和等于预定拓扑荷总和l；

所述第二通信端被配置成：随机选择交换操作模式和移位操作模式中的任一种，基于所选择的操作模式而生成初始密钥，并按所选择的操作模式将接收到的所述第一OAM光束和所述第二OAM光束反射给所述第一通信端，其中，在所述交换操作模式下使用加载拓扑荷为-l的第二反射型SLM进行光束反射，而在所述移位操作模式下使用两个反射镜进行光束反射；

所述第一通信端还被配置成：通过监测从所述第二通信端依次反射回的所述第一OAM光束和所述第二OAM光束，确定所述第二通信端所选择的操作模式，并基于所确定的操作模式生成所述初始密钥。