申请/专利权人：长春理工大学;长春理工大学重庆研究院

申请日：2023-10-16

公开（公告）日：2023-12-12

公开（公告）号：CN117220875A

主分类号：H04L9/08

分类号：H04L9/08;H04B10/70

优先权：["20231009 CN 2023112936083"]

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2024.03.26#实质审查的生效;2023.12.12#公开

摘要：本发明公开一种随机衰落混扰隐秘大气光信道密钥分发方法。本方法先把端机A的随机数发生模块产生的随机数通过大气光信道分发到端机B，在此过程中利用大气随机光衰落混扰改变分发的原始随机数，然后通过阈值量化方式生成原始共享密钥的比特序列。本方法的优点在于，生成原始共享密钥的比特序列的随机源由端机A的本地随机源提供，其单位时间内产生的随机熵大小可人为控制。因此，使用本方法可以很容易地提高共享密钥产生速率。

主权项：1.一种随机衰落混扰隐秘大气光信道密钥分发方法，其特征在于：本方法的技术方案是这样实现的：需要双向大气光信道传输系统；双向大气光信道传输系统包括端机A和端机B；端机A包括激光器A、电光调制器A、收发光学系统A、随机数发生模块、探测器A、计算机A；端机B包括激光器B、电光调制器B、收发光学系统B、探测器B、计算机B；收发光学系统A和收发光学系统B相互通视；激光器A发出的光信号入射到电光调制器A的光输入端口，经电光调制器A进行光振幅调制后输出的光信号入射到收发光学系统A的光输入端口，再经大气光信道传输到收发光学系统B，收发光学系统B接收来自端机A的光信号并使其入射到探测器B上，探测器B输出的电信号传输到计算机B的采集卡并被采样量化成数字信号存储在计算机B的存储器中；随机数发生模块产生的[bl,1]范围内的随机数传送给电光调制器A作为电控信号，用于控制从电光调制器A输出的光信号的振幅；随机数发生模块产生的[bl,1]范围内的随机数同时也传送给计算机A；激光器B发出的光信号入射到电光调制器B的光输入端口，经电光调制器B进行光振幅调制后输出的光信号入射到收发光学系统B的光输入端口，再经大气光信道传输到收发光学系统A，收发光学系统A接收来自端机B的光信号并使其入射到探测器A上，探测器A输出的电信号传输到计算机A的采集卡并被采样量化成数字信号存储在计算机A的存储器中；电光调制器B的电控信号为固定值X，电光调制器B输出的光信号的振幅不随时间发生变化；bl表示随机数发生模块产生的随机数下界值，0bl1；1）本方法的第一部分使端机A和端机B正常工作，具体操作包括：使激光器A、电光调制器A、收发光学系统A、随机数发生模块、探测器A、计算机A、激光器B、电光调制器B、收发光学系统B、探测器B、计算机B正常工作；随机数发生模块从t0时刻开始，每隔时间τs就输出一个新的在[bl,1]范围内的随机数Z，电光调制器A输出的光信号的振幅等于Z×ε×A0，其中A0表示进入电光调制器A的光输入端口的光信号的振幅，ε表示不随时间变化的损耗衰减系数0≤ε≤1；使X始终等于1，也就是使电光调制器B输出的光信号的振幅等于ε×A′0，其中A′0表示进入电光调制器B的光输入端口的光信号的振幅；2）本方法的第二部分在计算机A中执行以下操作：从t0时刻开始，计算机A每隔时间τs就对探测器A输出的电信号进行一次采样测量，每次采样测量获得一个采样测量值MsA，在Nt×τs+t0时刻总共获得Nt+1个采样测量值MsA；按获得的时间先后顺序把这Nt+1个采样测量值MsA保存在计算机A的存储器中的列表LISTA中；在i-1×τs+t0时刻获得第i个采样测量值MsA，其中i＝1,2,3,…,Nt+1；Nt是一个正整数；3）本方法的第三部分在计算机B中执行以下操作：从t0时刻开始，计算机B每隔时间τs就对探测器B输出的电信号进行一次采样测量，每次采样测量获得一个采样测量值MsB，在Nt×τs+t0时刻总共获得Nt+1个采样测量值MsB；按获得的时间先后顺序把这Nt+1个采样测量值MsB保存在计算机B的存储器中的列表LISTB中；在i-1×τs+t0时刻获得第i个采样测量值MsB，其中i＝1,2,3,…,Nt+1；4）本方法的第四部分在计算机A中执行以下操作：步骤Step401：对于i＝1,2,3,…,Nt+1，令MsAi表示列表LISTA的第i个元素的值，把列表LISTA的第i个元素的值更新为MsAi×Zi，其中Zi表示随机数发生模块在i-1×τs+t0时刻输出的随机数的值；步骤Step402：令L=floorNt+1g，ng表示分组个数，ng≤Nt+1；在计算机A的存储器中创建一个包含L×ng个元素的列表LISTA1；把列表LISTA的第i个元素的值赋给列表LISTA1的第J×L+I+1个元素，其中I=floori-1g，J=i-1-floori-1g×ng，i＝1,2,3,…,L×ng；floorx表示对x向下取整；步骤Step403：在计算机A的存储器中创建一个包含L×ng个元素的列表KeyLA；令列表KeyLA为空；针对k=1,2,3,…,ng，依次分别做如下操作：步骤Step403-1：把列表LISTA1的从第k-1×L+1到第k×L个元素共L个元素存储的值当作随机观测值，在计算机A106中利用程序计算与之对应的经验累积分布函数FAx；计算，把Tx,A作为判决阈值；步骤Step403-2：针对m=k-1×L+1,k-1×L+2,…,k×L，依次分别做如下操作：如果列表LISTA1的第m个元素的值大于Tx,A，则在列表KeyLA的末尾添加一个元素并令该元素的值等于1，否则在列表KeyLA的末尾添加一个元素并令该元素的值等于0；5）本方法的第五部分在计算机B中执行以下操作：步骤Step501：令L=floorNt+1g，ng表示分组个数，ng≤Nt+1；在计算机B的存储器中创建一个包含L×ng个元素的列表LISTB1；把列表LISTB的第i个元素的值赋给列表LISTB1的第J×L+I+1个元素，其中I=floori-1g，J=i-1-floori-1g×ng，i＝1,2,3,…,L×ng；步骤Step502：在计算机B的存储器中创建一个包含L×ng个元素的列表KeyLB；令列表KeyLB为空；针对k=1,2,3,…,ng，依次分别做如下操作：步骤Step502-1：把列表LISTB1的从第k-1×L+1到第k×L个元素共L个元素存储的值当作随机观测值，在计算机B中利用程序计算与之对应的经验累积分布函数FBx；计算，把Tx,B作为判决阈值；步骤Step502-2：针对m=k-1×L+1,k-1×L+2,…,k×L，依次分别做如下操作：如果列表LISTB1的第m个元素的值大于Tx,B，则在列表KeyLB的末尾添加一个元素并令该元素的值等于1，否则在列表KeyLB的末尾添加一个元素并令该元素的值等于0；6）本方法的第六部分利用量子密钥分配后处理中的误码估计、密钥协商、错误校验技术纠正列表KeyLA和列表KeyLB中存储的原始共享密钥的比特序列中的不一致比特，使计算机A和计算机B获得一致的共享密钥比特序列。

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