时间透镜成像在流密码技术中的应用与研究.pdf

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1、第４５卷第２期浙江工业大学学报Ｖｏｌ．４５Ｎｏ．２２０１７年４月ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＺＨＥＪＩＡＮＧＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＡｐｒ．２０１７时间透镜成像在流密码技术中的应用与研究郭淑琴１，２，徐大财１，刘儒林１，蒋佩兰１（１．浙江工业大学信息工程学院，浙江杭州３１００２３；２．上海大学特种光纤与光接入网省部共建重点实验室，上海２０００７２）摘要：流密码作为单钥制中两个最主要的加密体制之一，因其具有独特的优点而被广泛应用在实时加密通信中．传统的流密码系统使用数字信号处理器（ＤＳＰ）或者计算机对数字信号进行加密，

2、而这些传统的加密方式对光信号特别是高速光信号处理困难．通过理论推导和程序仿真表明当四波混频（ＦＷＭ）时间透镜的放大倍数Ｍ＝－１时，通过时间透镜的光信号将发生时间反演，这类似于流密码的加解密过程，因此时间透镜的时间反演理论可以应用在流密码中，最后通过仿真验证了时间透镜对高速光信号的加解密过程．关键词：时间透镜；四波混频效应；流密码；时间反演中图分类号：Ｏ４３９文献标志码：Ａ文章编号：１００６－４３０３（２０１７）０２－０１５９－０４Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａｎｄｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｔｉｍｅｌｅｎｓｉｍａｇｉｎｇｉｎｓｔｒｅａｍｃｉ

3、ｐｈｅｒ１，２，ＸＵＤａｃａｉ１，ＬＩＵＲｕｌｉｎ１，ＪＩＡＮＧＰｅｉｌａｎ１ＧＵＯＳｈｕｑｉｎ（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＺｈｅｊｉａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ３１００２３，Ｃｈｉｎａ；２．ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＳｐｅｃｉａｌｔｙＦｉｂｅｒＯｐｔｉｃｓａｎｄＯｐｔｉｃａｌＡｃｃｅｓｓＮｅｔｗｏｒｋｓ，ＳｈａｎｇｈａｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００７２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｓｏｎｅｏｆｔｈｅｔｗｏｍａｉｎｅｎｃ

4、ｒｙｐｔｉｏｎｓｃｈｅｍｅｓｉｎｔｈｅｏｎｅ－ｋｅｙｃｒｙｐｔｏｓｙｓｔｅｍ，ｓｔｒｅａｍｃｉｐｈｅｒｉｓｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｔｈｅｒｅａｌｔｉｍｅｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｂｅｃａｕｓｅｏｆｉｔｓｕｎｉｑｕｅａｄｖａｎｔａｇｅｓ．Ｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｓｔｒｅａｍｃｉｐｈｅｒｓｙｓｔｅｍｕｓｅｓｔｈｅｄｉｇｉｔａｌｓｉｇｎａｌｐｒｏｃｅｓｓｏｒ（ＤＳＰ）ｏｒｔｈｅｃｏｍｐｕｔｅｒｔｏｅｎｃｒｙｐｔｔｈｅｄｉｇｉｔａｌｓｉｇｎａｌｓ，ｂｕｔｉｔｉｓｄｉｆｆｉｃｕｌｔｆｏｒｔｈｅｓｅｅｎｃｒｙｐｔｉ

5、ｏｎｍｅｔｈｏｄｓｔｏｄｅａｌｗｉｔｈｔｈｅｏｐｔｉｃａｌｓｉｇｎａｌ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｔｈｅｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄｏｐｔｉｃａｌｓｉｇｎａｌｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ．Ｂｙｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｄｅｒｉｖａｔｉｏｎａｎｄｐｒｏｇｒａｍｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ｉｔｃａｎｂｅｓｅｅｎｔｈａｔｔｉｍｅｒｅｖｅｒｓａｌｗｉｌｌａｐｐｅａｒｉｎｔｈｅｏｐｔｉｃａｌｓｉｇｎａｌｗｈｅｎｔｈｅｍａｇｎｉｆｉｃａｔｉｏｎｆａｃｔｏｒｏｆＦｏｕｒ－ｗａｖｅｍｉｘｉｎｇ（ＦＷＭ）ｔｉｍｅｌｅｎｓｉｓ－１．Ｔｈｉｓｐｒｏｃｅｓｓｉｓｓｉｍｉｌａｒｔｏｔ

6、ｈｅｓｔｒｅａｍｃｉｐｈｅｒｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎａｎｄｄｅｃｒｙｐｔｉｏｎ，ｔｈｅｒｅｆｏｒｅｔｈｅｉｎｖｅｒｓｉｏｎｔｈｅｏｒｙｏｆｔｉｍｅｌｅｎｓｃａｎｂｅｕｓｅｄｉｎｔｈｅｓｔｒｅａｍｃｉｐｈｅｒ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｔｈｅｈｉｇｈｓｐｅｅｄｏｐｔｉｃａｌｓｉｇｎａｌｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎａｎｄｄｅｃｒｙｐｔｉｏｎｉｓｖｅｒｉｆｉｅｄｂｙｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｉｍｅｌｅｎｓ；ＦＷＭｅｆｆｅｃｔ；ｓｔｒｅａｍｃｉｐｈｅｒ；ｔｉｍｅｒｅｖｅｒｓａｌ研究密码的学科称之为密码学．密码学

7、的实质密码．最早出现的类流密码形式是Ｖｅｒｎａｍ密码，直是为了解决通信与信息系统中信息传输和存储的安到１９４９年，信息论创始人Ｓｈａｎｎｏｎ发表的两篇具［１－２］全与保密．密码学的任务是解决合法授权用户之间有划时代意义的论文，证明了“一次一密”的密码的安全保密通信，防止非授权用户的窃听和伪造．根体制是理论上唯一不可破译的并绝对安全的，由此据密钥的特点，密码体制一般分为对称密码体制与奠定了流密码理论的基础．在保密性要求非常高的非对称密码体制两种．在对称密码体制中，加密密钥场合如军事密码系统，仍大多采用流密码技术，美军和解密密钥是

8、一样的，或者容易相互确定．按照加密的核心密码体制仍然是“一次一密”的流密码体［３］方式的不同，对称密码体制又可分为流密码和分组制．相对于分组加密，流密码的优点是适合于实时收稿日期：２０１６－０６－１９基金项目：国家自然科学基金资助项目（６１６７５１８３）；上海市科委重点实验室