一种基于光纤信道特征提取的混沌同步密钥分发方法及系统与流程

技术特征：
1.一种基于光纤信道特征提取的混沌同步密钥分发方法，其特征在于，所述方法包括步骤：(1)提取光纤信道特征得到协商密钥；(2)利用密钥后处理技术对协商密钥进行处理，得到一致的密钥；(3)将一致的密钥作为高维混沌方程的同步初值，经高维混沌方程同步运行得到混沌序列；(4)将混沌序列量化得到的0/1数字序列作为密钥分发得到的密钥。2.根据权利要求1所述的基于光纤信道特征提取的混沌同步密钥分发方法，其特征在于，所述步骤(1)中，提取光纤信道误码率特征，包括步骤：客户端中的第一/二客户端将本地随机产生的协商数据使用随机产生的密钥基a/a’映射后发送至第二/一客户端；第二/一客户端使用随机产生的密钥基b/b’对第一/二客户端发送的数据解映射，将解映射得到的数据返回给第一/二客户端，附随机产生的密钥基b/b’；第一/二客户端使用密钥基a/a’对第二/一客户端发送的数据解映射；第一/二客户端得到密钥基a/a’与密钥基b/b’数值相等的位置，第一/二客户端将密钥基数值相等位置的协商数据与本地随机产生的同等位置的协商数据进行比较计算误码率。3.根据权利要求2所述的基于光纤信道特征提取的混沌同步密钥分发方法，其特征在于，所述步骤(1)中，基于计算的一致性误码率得到协商密钥，包括步骤：由一段时间双向环回光纤信道中的误码率数值计算这段时间内误码率的平均值。若当前计算的误码率大于所述平均值，则将当前计算的误码率量化为1，得到协商密钥1；否则，将当前计算的误码率量化为0，得到协商密钥0。4.根据权利要求1所述的基于光纤信道特征提取的混沌同步密钥分发方法，其特征在于，所述步骤(2)中，使用cascade密钥后处理协议对协商密钥进行处理，得到一致的密钥。5.根据权利要求1所述的基于光纤信道特征提取的混沌同步密钥分发方法，其特征在于，所述步骤(3)中，根据算法确定性原理，基于相同硬件平台的混沌方程实现运行同步，混沌方程产生的混沌序列由混沌方程系数和混沌初值确定，密钥协商双方产生完全同步的混沌序列。6.根据权利要求5所述的基于光纤信道特征提取的混沌同步密钥分发方法，其特征在于，所述步骤(3)中，还包括，密钥协商双方将完全同步的混沌序列中的部分数据留作后续的混沌同步初值，部分数据取混沌序列中相同位置的数据。7.根据权利要求1所述的基于光纤信道特征提取的混沌同步密钥分发方法，其特征在于，所述步骤(4)中，根据logistic混沌系统的性质，logistic混沌系统存在均值，预先计算混沌序列的均值；若当前混沌序列的数值大于混沌序列的均值，则将当前混沌序列量化为1，得到分发的密钥1；否则，将当前混沌序列量化为0，得到分发的密钥0。8.根据权利要求7所述的基于光纤信道特征提取的混沌同步密钥分发方法，其特征在于，所述步骤(4)中，
密钥分发的双方产生的混沌序列相同，根据算法确定性原理，用相同的混沌序列量化方法产生的密钥完全相同。9.一种基于光纤信道特征提取的混沌同步密钥分发系统，其特征在于，包括光纤信道特征提取模块、密钥协商模块、密钥后处理模块、混沌同步模块、混沌同步初值模块、混沌序列量化模块；光纤信道特征提取模块，提取光纤信道中光信号的误码率；密钥协商模块，根据光纤信道中光信号的误码率得到协商密钥；密钥后处理模块，用于对协商密钥进行后处理产生一致的密钥；混沌同步模块，以一致的密钥为混沌初值，输入相同的混沌方程运行产生相同的混沌序列；混沌同步初值模块，密钥协商双方将相同的混沌序列中的部分数据留作后续的混沌同步初值；混沌序列量化模块，将混沌序列量化得到的0/1数字序列作为密钥分发得到的密钥。10.根据权利要求9所述的基于光纤信道特征提取的混沌同步密钥分发系统，其特征在于，所述光纤信道特征提取模块，包括协商数据产生模块、qnsc数据映射模块、光发射模块、光分插复用模块、光接收模块、qnsc数据解映射模块、密钥基产生模块、误码率计算模块；协商数据产生模块，用于产生密钥协商双方协商密钥的随机协商数据，通过环回方式在光纤信道中传输；qnsc数据映射模块，用于将本地随机产生的协商数据使用密钥基a/a’进行数据映射；光发射模块，用于将光信号发射到光纤链路；光分插复用模块，用于将协商数据的光信号上路或下路到光纤；光接收模块，用于从光纤链路接收光信号；qnsc数据解映射模块，用于将光接收模块接收的、由对端发送的、经过协商环回的数据进行解映射。由对端发送的数据采用b/b’进行解映射，经过协商环回的数据采用a/a’进行解映射；密钥基产生模块，用于产生密钥基，输出给qnsc数据映射模块及qnsc数据解映射模块；误码率计算模块，用于将本地随机产生的协商数据与经过信道环回的协商数据进行比较计算误码率。

技术总结
本发明公开了一种基于光纤信道特征提取的混沌同步密钥分发方法及系统，所述方法包括：提取光纤信道特征并计算得到协商密钥；利用密钥后处理技术对协商密钥进行处理，得到一致的密钥；将一致的密钥作为高维混沌方程的同步初值，经高维混沌方程同步运行得到混沌序列；将混沌序列量化得到的0/1数字序列作为密钥分发得到的密钥。本发明采用动态密钥结合高维混沌方程的密钥分发方法，将提取光纤信道特征得到的一致性密钥作为混沌同步的初值，采用高维混沌方程实现基于混沌同步的高速密钥分发。根据算法确定性原理，基于相同硬件平台的混沌方程能够实现运行同步，密钥协商双方产生完全同步的混沌序列，用相同的混沌序列量化方法产生完全相同的密钥。法产生完全相同的密钥。法产生完全相同的密钥。


技术研发人员：张杰 郭宏
受保护的技术使用者：北京邮电大学
技术研发日：2021.06.09
技术公布日：2021/10/23