【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(qiáng)等許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn),在商業(yè)和軍事通訊領(lǐng)域得到了普遍的應(yīng)用。隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,光纖傳輸系統(tǒng)存在著嚴(yán)重的安全隱患。例如,竊聽(tīng)者可以通過(guò)彎曲光纖耦合出小部分光信號(hào),而且不容易被合法用戶察覺(jué)。目前,常見(jiàn)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(wǎng)絡(luò)安全采用網(wǎng)絡(luò)上層協(xié)議的數(shù)據(jù)加密,并假設(shè)物理層已提供暢通且無(wú)差錯(cuò)的傳輸。然而,所有通過(guò)算法構(gòu)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(jī)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(shí)現(xiàn)長(zhǎng)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(shù)一個(gè)重要的性能,可以提高光纖系統(tǒng)防御竊聽(tīng)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(diǎn):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(guò)建立OCDMA系統(tǒng)搭線信道模型,定量分析竊聽(tīng)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(lái)研究與評(píng)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(shù)以及碼長(zhǎng)的關(guān)系。例如,當(dāng)竊聽(tīng)者抽取比例為0.5%時(shí),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(shí)用戶數(shù)的個(gè)數(shù)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(lái)增強(qiáng)OCDMA系統(tǒng)的物理層安全性能:一種是通過(guò)控制干擾信號(hào)功率來(lái)提高系統(tǒng)的物理層安全性能,通過(guò)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(duì)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(dāng)同時(shí)滿足合法用戶的可靠性和安全性時(shí),通過(guò)功率控制可以獲得更大的安全接收距離。例如,當(dāng)竊聽(tīng)者抽取比例為1%,安全泄漏因子分別為0.01%,0.05%時(shí),?(28)1,安全接收距離分別為20.5km,48.5km。當(dāng)?(28)1.4時(shí),安全接收距離分別為23.9km,100km。另一種是構(gòu)建基于LA碼的準(zhǔn)同步相干OCDMA系統(tǒng)的搭線信道模型,與Gold碼進(jìn)行對(duì)比分析,研究竊聽(tīng)者在不同抽取比例、不同抽取距離以及不同用戶數(shù)的情況下對(duì)系統(tǒng)物理層安全性能的影響。數(shù)值仿真結(jié)果表明,基于LA碼的準(zhǔn)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(dāng)竊聽(tīng)者抽取比例為1%,抽取距離為5km,用戶數(shù)為3時(shí),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(tīng)信道模型聽(tīng)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(tīng)信道定義為信源和竊聽(tīng)用戶之間的傳輸信道。Wyner 證明容量質(zhì)量好于竊聽(tīng)信道容量時(shí)，合法用戶雙方肯定能以一個(gè)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(biāo)等都對(duì)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(xiàn)[47]給出了一個(gè)保密中斷概率(Security Outage Probability, 是保密容量低于某個(gè)給定的保密速率閾值的概率。文獻(xiàn)[47-48]中，息不完整的情況下，無(wú)法得到其對(duì)應(yīng)的保密容量，因而采用保密中斷信的安全性。物理層安全問(wèn)題與信道模型、信道狀態(tài)信息密切相關(guān)，具有重要的意義。網(wǎng)絡(luò)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(jié)構(gòu)OCDMA 技術(shù)是在光通信領(lǐng)域的一種擴(kuò)頻技術(shù)，，該技術(shù)克服了傳統(tǒng)通信領(lǐng)域的電子瓶頸，抗干擾能力強(qiáng)，可用于實(shí)時(shí)保密通信。OCDMA 技術(shù)是從電域 CDMA 技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展過(guò)來(lái)的，二者的基本原理相似，都是先通過(guò)分配一個(gè)唯一的地址碼來(lái)區(qū)分各個(gè)用戶，對(duì)需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息編碼后進(jìn)行傳輸。典型的多用戶 OCDMA 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)[21]如圖 2-1 所示。
【學(xué)位授予單位】：深圳大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TN929.11

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前5條

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本文編號(hào)：2634744