【摘要】：光纖通信系統(tǒng)因其具備頻帶寬、傳輸容量大、損耗小、抗干擾能力強等許多獨特的優(yōu)點,在商業(yè)和軍事通訊領域得到了普遍的應用。隨著科學技術的快速發(fā)展,光纖傳輸系統(tǒng)存在著嚴重的安全隱患。例如,竊聽者可以通過彎曲光纖耦合出小部分光信號,而且不容易被合法用戶察覺。目前,常見的三種安全加密方案有傳統(tǒng)的算法加密、量子密鑰分發(fā)和物理層加密。傳統(tǒng)的光網絡安全采用網絡上層協(xié)議的數據加密,并假設物理層已提供暢通且無差錯的傳輸。然而,所有通過算法構成的加密手段都已證明是能夠被破譯的。量子密鑰分發(fā)受物理機制的限制,目前僅適合于低速率(1Mb/s)的傳輸。因此,物理層加密可以作為一種折衷方案,實現(xiàn)長距離大容量的傳輸,其安全性是信息論安全。物理層安全性作為光碼分多址(Optical Code Division Multiple Access,OCDMA)技術一個重要的性能,可以提高光纖系統(tǒng)防御竊聽者攻擊的能力。因此,本文從信息論安全的角度出發(fā),精確定量分析OCDMA系統(tǒng)的物理層安全性能。本文主要的研究工作可以概括為以下幾點:1)從信息論安全的角度出發(fā),分析多用戶相干OCDMA系統(tǒng)的物理層安全性能。通過建立OCDMA系統(tǒng)搭線信道模型,定量分析竊聽者獲取合法用戶的信息量比例,采用保密容量、安全泄漏因子和安全接收距離來研究與評估物理層安全。在滿足合法用戶誤碼率和安全泄漏因子的前提下,研究OCDMA系統(tǒng)的物理層安全性能與抽取比例、抽取距離、用戶數以及碼長的關系。例如,當竊聽者抽取比例為0.5%時,給定安全泄漏因子η?0.1%和合法用戶的誤碼率(Bit Error Rate,BER)BER?10-9,同時用戶數的個數范圍必須在2到4之間,這樣才正好滿足安全性與可靠性的要求。2)提出兩種方案來增強OCDMA系統(tǒng)的物理層安全性能:一種是通過控制干擾信號功率來提高系統(tǒng)的物理層安全性能,通過建立有功率控制的單用戶相干OCDMA系統(tǒng)搭線信道模型,研究分析功率控制對相干OCDMA系統(tǒng)物理層安全的影響。在相同抽取比例下,抽取距離越小,安全泄漏因子改善效果越好。當同時滿足合法用戶的可靠性和安全性時,通過功率控制可以獲得更大的安全接收距離。例如,當竊聽者抽取比例為1%,安全泄漏因子分別為0.01%,0.05%時,?(28)1,安全接收距離分別為20.5km,48.5km。當?(28)1.4時,安全接收距離分別為23.9km,100km。另一種是構建基于LA碼的準同步相干OCDMA系統(tǒng)的搭線信道模型,與Gold碼進行對比分析,研究竊聽者在不同抽取比例、不同抽取距離以及不同用戶數的情況下對系統(tǒng)物理層安全性能的影響。數值仿真結果表明,基于LA碼的準同步相干OCDMA系統(tǒng)要比Gold碼相干OCDMA系統(tǒng)的物理層安全性能要好。例如,當竊聽者抽取比例為1%,抽取距離為5km,用戶數為3時,LA碼的安全泄漏因子為0.0083%,Gold碼的安全泄漏因子為0.375%。
【圖文】：

圖 1-1 竊聽信道模型聽信道模型中，我們把主信道定義為信源和合法用戶之間的傳輸信道道。把竊聽信道定義為信源和竊聽用戶之間的傳輸信道。Wyner 證明容量質量好于竊聽信道容量時，合法用戶雙方肯定能以一個非零的傳信。信息論角度的物理層安全研究是以系統(tǒng)的保密容量為衡量標等都對其做了深入研究。為了能夠衡量信道狀態(tài)信息不完整的系統(tǒng)的文獻[47]給出了一個保密中斷概率(Security Outage Probability, 是保密容量低于某個給定的保密速率閾值的概率。文獻[47-48]中，息不完整的情況下，無法得到其對應的保密容量，因而采用保密中斷信的安全性。物理層安全問題與信道模型、信道狀態(tài)信息密切相關，具有重要的意義。網絡物理層安全研究現(xiàn)狀

基于信息論的 OCDMA 系統(tǒng)物理層安全研究第 2 章 OCDMA 系統(tǒng)與物理層安全介紹2.1 OCDMA 系統(tǒng)介紹2.1.1 OCDMA 系統(tǒng)結構OCDMA 技術是在光通信領域的一種擴頻技術，，該技術克服了傳統(tǒng)通信領域的電子瓶頸，抗干擾能力強，可用于實時保密通信。OCDMA 技術是從電域 CDMA 技術的基礎上發(fā)展過來的，二者的基本原理相似，都是先通過分配一個唯一的地址碼來區(qū)分各個用戶，對需要傳輸的數據信息編碼后進行傳輸。典型的多用戶 OCDMA 系統(tǒng)結構[21]如圖 2-1 所示。
【學位授予單位】：深圳大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN929.11

【參考文獻】

相關期刊論文 前5條

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相關碩士學位論文 前2條

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本文編號：2634744