半導体レーザーを用いた非同期型送受信器アレイによる光カオス秘匿通信

使用半导体激光器的异步发射器/接收器阵列的光混沌秘密通信

基本信息

批准号：
18760043
负责人：
海老澤賢史
金额：
$ 2.43万
依托单位：
Gakushuin University (2007)Waseda University (2006)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

現在の秘匿通信では,主としてコンピューターの計算量に依存するソフトウェア的な手法でメッセージを符号化(暗号化)しているが,将来の計算機技術の発展に伴い秘匿性を失う危険性がある。そこで,物理現象に起因する秘匿通信手法として,本研究では光カオス秘匿通信に着目する。本研究課題では,2種類の送受信器アレイ出力の軌道不安定性を利用したデジタル秘匿通信手法(Chaotic Laser Diode Transmitter/Receiver Array Scheme, CLDTRAS)によりこれを達成する。本年度は,カオス系に戻り光半導体レーザー系を用いることで,CLDTRASのノイズ耐性を強化することが可能であることを数値シミュレーションにより示した。また,非同期の送受信器アレイを用いてハードウェア依存の秘匿通信が可能であった。さらに,主に前年度に検証した自励発振型半導体レーザーを用いるよりも,送受信器アレイを構成する半導体レーザーの個数は少なくて済むことを示した。さらに,カオス系に戻り光のある半導体レーザーを用いた場合にはノイズ耐性が向上した。さらに秘匿性を向上させる方法として,盗聴者を検知できるシステムについても検討した。戻り光のある送受信器半導体レーザーの相互結合系を考え,盗聴による結合妨害が送受信器間の同期特性に与える影響を数値シミュレーションにより検証した。結合強度を調節することによって,パラメーター誤差を持つ送受信器間においても結合妨害により同期が崩れる。これによって,盗聴されたことを検知することが可能であり,光カオス秘匿通信の秘匿性を向上できる。従来の光カオス秘匿通信と異なり,送受信器レーザーの同期を用いない通信手法であり,同期現象により盗聴者にもメッセージを復号できるという光カオス秘匿通信大きな弱点を克服し秘匿性を向上することが出来る。

目前的安全通信中，主要通过依赖计算机计算量的软件方法对消息进行编码（加密），但随着未来计算机技术的发展，存在失去机密性的风险。因此，本研究重点研究光混沌秘密通信作为一种基于物理现象的秘密通信方法。在这个研究项目中，我们将通过数字秘密通信方法（混沌激光二极管发射器/接收器阵列方案，CLDTRAS）来实现这一目标，该方法利用两种类型的发射器/接收器阵列输出的轨道不稳定性。今年，我们通过数值模拟表明，通过返回混沌系统并使用光学半导体激光系统，可以增强CLDTRAS的抗噪声能力。此外，使用异步收发器阵列可以实现依赖于硬件的安全通信。此外，还表明，与使用去年主要验证的自激振荡型半导体激光器相比，可以减少构成发射器/接收器阵列的半导体激光器的数量。此外，当使用具有混沌返回光的半导体激光器时，抗噪性得到改善。此外，作为提高保密性的方法，我们还研究了一种可以检测窃听者的系统。考虑具有返回光的发射器-接收器半导体激光器互耦合系统，通过数值模拟验证了窃听耦合扰动对发射器和接收器之间同步特性的影响。通过调整耦合强度，即使发射机和接收机之间由于耦合干扰而出现参数误差，同步也会被破坏。这使得检测窃听并提高光混沌秘密通信的机密性成为可能。与传统的光混沌秘密通信不同，它是一种不使用发射器/接收器激光器同步的通信方法，它克服了光混沌通信的主要弱点，即由于同步现象，即使窃听者也可以解码消息，并提高了光混沌通信的性能。保密我可以做到。