相移键控量子噪声随机加密系统性能研究

陈毓锴,蒲涛,郑吉林*,李云坤,郁楠,曹阳

(1陆军工程大学通信工程学院,江苏 南京 210007;2中国人民解放军第61623部队,北京 100840;3中国人民解放军第31121部队,福建 福州 350001)

0 引言

随着社会信息化的发展,光纤传送网的战略作用日益凸显[1]。目前,针对光纤信号的窃听技术日趋成熟,使得光网络安全隐患问题越来越严重,因此引发出对光纤传送网安全防护的极大关注[2,3]。光网络信息抗截获技术在信息进入光网络前就先进行光域变换,以确保即使窃听者入侵光网络物理信道,也无法对所承载的光信号进行存储、分析进而破译的技术手段,是当前光网络防护的主要研究方向。量子噪声随机加密(QNRC)是一种新兴的光网络信息抗截获技术[4],其安全性原理为相干光的量子效应,基本协议为Y-00协议[5]。通过细分信号的物理状态,比如相位或者幅度,相邻信号状态之间的欧式距离将会变得足够小。受不可避免的量子噪声特性影响,光子的位置不确定度大于相邻信号间的欧式距离。在这种情况下,传输的数据信息就隐藏在噪声里,从而实现对数据的随机加密。

如何评估QNRC系统的安全性一直是一个激烈争论的话题[6]。由于Y-00协议中物理参数不能推广至无限维希尔伯特空间,其无条件安全性难以直接证明[7]。因此,文献[8,9]以保密容量为安全性指标,基于窃听信道模型,从信息论角度定量评估了相位调制(PSK)QNRC系统的安全性能。目前,从信息论角度,光通信物理层安全指标体系应包括保密容量和信息截获概率等[10]。……