3D-CAP-PON中基于Chua电路的双层星座掩码物理层数据加密

本文主要探讨了一种新颖的物理层数据加密技术，应用于三维无载波幅度和相位调制（3D-CAP-PON）的光纤通信系统。该研究提出了一种双层星座掩蔽方法，旨在增强光网络的安全性。这种加密方案利用了Chua电路模型生成的混沌序列，它对3D星座图进行双重保护：一是通过位移掩蔽，混淆数据在星座图中的位置；二是通过星座旋转，使信号的原始模式难以被破解。 在Chua电路模型中，其非线性特性产生了高度复杂且不可预测的序列，这些序列被巧妙地嵌入到3D CAP-PON的信号传输中，实现了数据的加密。具体来说，这种加密过程分为两步：首先，基于混沌序列的随机性，数据的每个符号在星座图中的位置发生微小但不可预知的变化，形成一种看似随机的分布，即位移掩蔽；其次，混沌序列还控制着星座图的旋转，使得即使相同的原始数据，在不同的时间点呈现出不同的信号形态，增加了攻击的难度。 作者们成功地进行了实验验证，实现了8.7吉比特每秒（Gb/s）的3D-CAP-8数据在标准单模光纤上传输，覆盖了25公里的距离。这表明该加密方案不仅有效提高了数据传输速率，而且在实际应用中保持了良好的性能，能够在长距离的光纤网络中提供可靠的数据安全。 这项工作对于提升3D-CAP-PON系统的安全性具有重要意义，因为它不仅依赖于传统的密码学方法，而是将物理层的特性与加密相结合，使得攻击者更难以通过传统的信号分析手段窃取信息。同时，这种方法还有可能扩展到其他类型的光网络中，推动未来光通信系统的安全研究和实践发展。本文的研究成果为物理层数据加密提供了新的思路和实践案例，对于信息安全领域的研究者和实际通信系统设计者来说，是一篇有价值的贡献。