提高数据光传输安全性的编码理论与技术研究

摘要

光码分多址(OCDMA)通信因具有抗干扰性强、支持用户异步随机接入、动态分配带宽、软容量等优点，成为当前全光接入技术的研究热点之一。但一直以来，安全性都作为OCDMA系统的固有特性，出于人们的直觉判断，缺少定量的分析。其保密性弱于传统的源加密，但并没有研究表明其安全性达到何种程度。随着技术的发展，关于OCDMA安全性的分析和如何进一步提高OCDMA数据传输安全性逐渐成为OCDMA研究的热点。
　　 本文对OCDMA系统的安全性进行了比较细致和深入的理论分析和仿真。完成的主要工作如下：
　　 (1)介绍了OCDMA安全性能分析的模型，指出了地址码中和安全性有关的几个参数，从两种常见窃听方式的角度定量分析了安全性能，推导出了窃听者从多个用户信号中窃听到单用户信号所需的时间，以及窃听单个用户和多个用户的能力。分析结果表明，选用不同的地址码带来的安全性不同，影响安全性的主要参数有码容量和码字的互相关限制，当单个用户和多个用户被窃听时，正确窃听的概率随着码字复杂程度的增加和并发用户数的增加而减小、随窃听接收机的信噪比增加而变大。
　　 (2)重点研究了OCDMA地址码，从一维光码分多址地址码入手，详细地讨论了常用的一维和二维码字，包括素数码及其改进码、光正交码以及PC/OOC、OOC/OOC的码字构造方法、误码性能和安全性能。利用Matlab仿真得到不同地址码字的参数与码容量的关系曲线、误码率曲线及被正确破解的概率曲线，对不同码字的性能进行了比较。
　　 (3)提出了2-D MLVW Latin/OOC码的构造方法，从理论上计算了其性能，通过matlab仿真得到其误码率曲线和安全性能。计算表明，这种码具有较好的自相关性，同等长度的码字间互相关性较好，但不同码长的码字间互相关性不如OOC，同时，它具有较好的安全性，可以抵御强力搜索和码字拦截攻击。仿真结果说明这种码可以应用于未来OCDMA通信系统中。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 绪论

1.1 光通信技术中的几种复用技术

1.2 OCDMA的安全性

1.3 课题研究目的和意义以及国内外发展趋势

1.3.1 课题研究的目的和意义

1.3.2 国内外研究现状和发展趋势

2 安全性的概念及分析方法

2.1 源加密概述

2.1.1 源加密及安全性的概念

2.1.2 古典密码和现代密码

2.1.3 源加密的安全性

2.2 OCDMA系统安全性概述

2.2.1 OCDMA系统与安全性有关的几个参数

2.2.2 OCDMA系统中的被动攻击

2.3 OCDMA系统的安全性

2.3.1 窃听位置

2.3.2 安全性分析及仿真

2.4 本章小结

3 光地址码分析与仿真

3.1 OCDMA中地址码的分类及发展

3.2 一维地址码及其安全性能分析

3.2.1 素数码(PC)及其改进码

3.2.2 光正交码(OOC)

3.2.3 一维码的安全性分析

3.3 二维地址码及其安全性能分析

3.3.1 PC/OOC

3.3.2 OOC/OOC

3.3.3 二维码的安全性分析

3.4 本章小结

4 可提高实时数据传输安全性的地址码的构造与性能仿真

4.1 码字构造方法

4.1.1 拉丁方的构造

4.1.2 MLVWOOC的构造

4.1.3 2-D MINW Latin/OOC码的构造

4.2 码字性能分析

4.2.1 相关性分析

4.2.2 误码率

4.2.3 仿真结果及分析

4.3 2-D MLVW Latin/OOC码的安全性分析

4.3.1 拦截单个用户时的正确窃听概率

4.3.2 在多个用户中正确窃听某用户信号概率

4.4 本章小结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致 谢