超高速レーザカオスを用いた情報理論的セキュリティに基づく暗号鍵発生

使用超高速激光混沌的基于信息理论安全的密码密钥生成

基本信息

批准号：
17760051
负责人：
内田淳史
金额：
$ 2.18万
依托单位：
Takushoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2007
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17760051/
关键词：
暗号セキュリティカオスレーザ乱数同期情報理論光通信

项目摘要

本研究では、情報理論的セキュリティに基づく暗号鍵発生方式を提案し、超高速レーザカオスを用いてこれを工学的に実装することを目的とする。特に相関乱数暗号の要素技術として、共通カオス信号により駆動された半導体レーザカオス同期および相関の制御を実験的に実現した。本実験では、3つのDFB半導体レーザ(それぞれDrive、Response1、Response2と呼ぶ)を用いた。外部鏡を用いてDriveに戻り光を付加することでカオスを発生させた。Driveの緩和発振周波数とRepsonse1, Response2の緩和発振周波数を異なる値に設定した。Driveからのカオス的レーザ光を、ビームスプリッタ(BS)を調整することでRespoense1とResponse2に注入させた。このときDrive-Response間では低い相関、Response1-Response2間では高い相関を確認した。次にResponsel、Response2にそれぞれ外部鏡を用いて戻り光を付加させた。Response1の外部鏡の距離をピエゾステージによりナノメータ(nm)単位で変化させ、Response1の戻り光の位相を変化させることにより、2つのResponseレーザカオス同期波形の相関の制御を行った。その結果、戻り光の位相が一致したときの2つのResponse間の時間波形は一致しており、相関値を計算したところ0.907と高いことが分かった。一方で、戻り光の位相が一致していないときの2つのResponse間の時間波形は一致しておらず、相関値も0.076と低いことが分かった。以上より、戻り光の位相を変化させることで、Response1-Response2間の相関を制御可能であることが実験的に確認された。本特性は相関乱数暗号方式への応用における要素技術として非常に重要である。

本研究的目的是提出一种基于信息论安全的密钥生成方法，并利用超高速激光混沌进行工程实现。特别是，作为相关随机数密码学的基本技术，我们通过实验实现了由公共混沌信号驱动的半导体激光器的混沌同步和相关控制。在本实验中，使用了三个DFB半导体激光器（分别称为Drive、Response1和Response2）。混乱是通过使用外部镜子向驱动器添加返回光而产生的。 Drive的弛豫振荡频率以及Repsonse1和Response2的弛豫振荡频率被设置为不同的值。通过调节分束器 (BS)，将来自 Drive 的混沌激光注入到 Response1 和 Response2 中。此时，我们确认 Drive 和 Response 之间的相关性较低，而 Response1 和 Response2 之间的相关性较高。接下来，我们使用外镜向 Response 和 Response 2 添加返回光。通过使用压电平台改变响应 1 的外镜的距离（以纳米 (nm) 为单位）并改变响应 1 的返回光的相位，我们控制了两个响应激光混沌同步波形之间的相关性。结果，当返回光的相位匹配时，两个响应之间的时间波形匹配，并且当计算相关值时，发现它高达0.907。另一方面，发现当返回光的相位不匹配时，两个响应之间的时间波形不匹配，并且相关值低至0.076。由上可知，实验证实可以通过改变返回光的相位来控制Response1和Response2之间的相关性。这一特性作为相关随机数密码技术应用中的一项基础技术非常重要。