[发明专利]一种基于混沌轮编码的光接入加密方法

权利要求书

1.一种基于混沌轮编码的光接入加密方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、在发送端，首先通过多频正弦混沌神经网络产生三个混沌序列；对OFDM-PON系统中传输的信号进行分组；多频正弦混沌神经网络使用频率和初相不同的两个正弦信号的叠加组成一个多频正弦信号，并引入到细胞神经网络的激活函数中，定义多频正弦函数为：

式中，A₁和A₂为振幅，x取值为[-1，1]，ε₁和ε₂表示正弦函数的陡峭程度，和为相位；A为振幅，e表示exp指数函数，q、m和n为多频正弦函数系数；

采用具有生物特征的函数与原激活函数相结合作为非线性激活函数，神经网络模型为：

其中，t为步长；a_j、I_j、A_jk和S_jk均为常数；f(x_j)、f(x_k)为MFCS和激活函数加和而成的MFCS激活函数；当a_j，A_jk和S_jk取特定的值时，多频正弦混沌神经网络具有丰富的混沌特征；六阶细胞神经网络的细胞参数为

多频正弦神经网络的模型描述为

其中，表示导数；

信号分组方法包括：对OFDM调制中的16QAM信号进行IP分割，将所有信号首先处理成有64位IP地址的信号，即将信号均匀分为64块，并对每一块信号按顺序进行编码；如果不能满足64的整数倍，即添0补齐；对分组后的信号点进行轮编码方式加密包括信号IP置换与数字移位；

S2、对其中两个混沌序列进行处理，得到两个加密秘钥；对第三个混沌序列进行S盒变换进行加密；对分组后的信号点进行轮编码方式加密；具体地，将16QAM信号中的所有数据进行IP置换，置换规则由混沌模型处理计算：取混沌神经网络中第一个维度的64-127位进行处理，处理规则为按顺序进行划分，最小的为1，最大的为64；IP置换后进行数据移位：将每一个IP地址内的数据再进行一次处理，以32个数据为间隔，分成若干组，再添一位为校验码；校验码是为了与混沌密钥做同步，其奇偶性与该处的混沌密钥同步，0代表偶数，1代表奇数；如果发现某处的校验码不同步，则需要进行向前纠错；

根据混沌产生的第2个维度的序列，生成密钥，密钥大小范围为0-9；生成规则为取混沌密钥的小数点后第2位数字，并分配给每一个IP地址的不同分组，每一个分组会得到一个密钥，根据该密钥首先确定校验码的奇偶性，其次按照密钥的大小值，对数据进行循环左移；

S3、将被加密的所有信号发送到调制器上调制成光信号，通过标准单模光纤进行信号传输；

S4、在接收端，接收到的信号经过解调解密后，还原出传输的二进制数据流，获得原始数据；

利用S盒进行加密处理包括：将混沌模型生成的48位密钥随机放入8个S盒中进行替换，每一个盒子6位数据的最高位和最低位作为新数据的行，中间4位作为数据的列；8个S盒事先定义好，每个S盒中有4行16列数据，每一行都是由0-15这16个数组成的；如果密钥为100110，则最高位和最低位组成的数字为10，转化为十进制为2，中间4位为0011，转化为十进制为3，则为3行4列，计算中习惯以第0行和第0列为初始位置，则2行4列为12，再转化为二进制则为1100，则该密钥转换为1100，将8个S盒生成的8组密钥组合，即为32位新的密钥，将该密钥和上一步的32个数据进行异或扰动，生成最终的密文。