利用时间Talbot效应与微波光子学实现光网络中安全数据传输的物理加密与解密
光学
2024-07-15 v1 信号处理
摘要
提出了一种用于光网络中安全数据传输的新型微波光子方案。该方案的安全性通过色散介质中时间Talbot效应的物理加密与解密来保证。首先，在数字域通过使用随机矩阵执行异或操作对原始数据进行随机化。随后，将代表随机化数据矩阵的时变多音电信号调制到光载波上。调制后的光信号随后被时间Talbot阵列照明器(TAI)信号进行相位调制，经过离散二次相位调制后的光信号将在频域中失去其原始面貌，并在第一色散介质中进一步色散。由于色散与TAI信号不完全匹配，经过第一色散介质后的波形为类噪声信号。因此，成功实现了原始数据的物理加密。当光信号经过使总色散匹配TAI信号的第二色散介质时，光电探测后类噪声信号的时间波形转换为脉冲。随机化数据矩阵中的“1”和“0”通过脉冲的存在与否来表示，从而实现物理解密。通过使用随机矩阵进一步处理恢复的数据矩阵，可以恢复原始数据。展示了该方案的物理层安全性及其光纤传输能力。使用两个色散介质和10至200 km的光纤对8-Gbit/s的数据进行了传输、加密和解密，实现了无误码传输。分析了影响系统加密、解密和传输性能的诸多因素。
引用
@article{arxiv.2407.09066,
title = {Physical encryption and decryption for secure data transmission in optical networks leveraging the temporal Talbot effect and microwave photonics},
author = {Chulun Lin and Taixia Shi and Yiqing Liu and Yang Chen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2407.09066},
year = {2024}
}
备注
19 pages, 15 figures, 1 table