[发明专利]一种基于混沌轮编码的光接入加密方法

说明书

本发明公开了一种基于混沌轮编码的光接入加密方案，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；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；S3、将被加密的所有信号发送到调制器上调制成光信号，与另外一束光耦合产生电信号，通过无线网进行信号传输；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。本发明加强了信息传输的安全性和灵活性。

技术领域

本发明属于传输系统加密技术领域，具体涉及一种基于混沌轮编码的光接入加密方法，主要应用于OFDM-PON传输系统中。

背景技术

在如今信息爆炸的时代，各种新型的传输媒介层出不穷，譬如可见光通信、天空地一体化通信、星链计划等，但是最根本的还是光通信，其传输量占所有通信方式的比例大约为85％。OFDM指正交频分复用技术，通过频分复用技术实现高速串行的并行传输，并且由于其载波的正交性可以保证其具有较好的抗多径衰弱的能力，其超高的频率利用率能在窄带带宽下传输大量数据，因此在通信领域中得到了很好的应用和发展。

在光通信中，最常见的是无源光网络(PON)系统，由一个OLT连接无数个ONU组成，每一个ONU节点都共享相同的数据包，以用来分配给用户进行信息分配。在这个过程中，信息安全问题便凸显了出来，如果非法监听者在ONU端窃取了数据包，并且进行破译的话，小到个人的隐私信息稍有不慎便容易被一些不法分子盗取，大到国家的数据信息被敌对国家利用，会造成很严重的影响。在如今计算机技术和密码学飞速发展的时代，也为信息安全提供了很多有效的方法手段，譬如从信息源出发，对信号进行处理实现对称性加密、从信息传播途径出发，对信道进行监听加密、从信号的调制方法进行加密等。目前比较安全的加密方式为“一次一密”，即每次信息的发送都有一次不同的加密密钥，但是在如此庞大的数据量面前，往往很难做到传递和分发，传统密码学面对信息爆炸的时代力不从心，于是现代加密理论譬如量子加密、混沌加密等方法应运而生，通过新型的密钥生成方式进行加密。

本专利提出的基于混沌轮编码的光接入加密方法，采用的是对称性加密，利用多频正弦混神经网络产生多吸引子的复杂混沌现象，从而进一步产生复杂随机数，通过算法进行处理，生成发送端的密钥，其次对信号点进行分组处理，然后进行相应的混沌映射，对信号点进行加密处理。以16QAM信号为例，先在数字信号处理端(DSP)建立多频正弦混沌神经网络系统，通过该系统迭代生成所需64位混沌序列，再经过该混沌序列进一步生成加密所需的密钥，对分完组的信号点进行扰动。在接受端采用对称性解密，输入相同的多频正弦混沌神经网络并通过与发射端相同的操作生成对应的解密钥，恢复原始信号。这种加密方法通过新型的多频正弦神经网络，拥有两个吸引子，以及一个正的李诺亚夫指数，极大的增强了初始模型的安全性能，并且运用了混沌轮编码技术，可以大大增强混沌加密的灵活性，由于混沌对初始值十分敏感，能很好的做到“一次一密”加密。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，提供一种基于混沌轮编码的光接入加密方法，基于神经网络模型中的多频正弦混沌神经网络，通过该系统的混沌性迭代生成空间极大的混沌序列，对该混沌序列进行处理后得到加密密钥，对信号点进行轮编码方式加密。发明点在于，第一，结合一种新型的多频正弦混沌神经网络模型，通过新型的处理算法，对该模型生成的随机数进行处理，生成所需要的密钥空间；第二，使用轮编码技术对OFDM-PON系统中的信号进行加密扰动，进一步提高了整个系统的安全性；第三，通过对信号分块切割的方法，提高了混沌密钥空间的利用率。因此，该方法可以极大的增强通信系统的安全性和灵活性，具有一定的价值。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

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；