混沌密钥分发是保密通信领域中的一项重要技术,其目的在于实现安全密钥的快速高效分发。在当前的混沌密钥分发技术中,存在一些尚未解决的技术问题,如信道噪声和参数失谐会引入错误比特位,即误码。为了确保通信双方的密钥一致性,合法通信双方必须使用误码协调协议。已有的误码协调协议包括WINNOW、LDPC等,但这些方法往往伴随着复杂的运算过程或多次通信传输,对密钥速率构成了限制。在光通信领域中,误码的容忍度一般在10^-8至10^-9之间,而现实中的密钥分发实验尽管能将误码率降低到10^-6至10^-7,却仍然无法满足误码容忍度的要求。
在这样的背景下,孙圆圆、王龙生等研究人员提出了一种新的误码协调方法,称之为“倒三角类坐标定位法”。该方法通过将所得的裸钥放置于下三角矩阵中,并进行三边奇偶比较以及相互传输计算结果,以此达到定位错误比特位的目的。这一方法的一个创新之处在于使用互注入光反馈激光器产生相关性高的混沌态来提取裸钥,进而通过倒三角类坐标定位法来协调误码。通过这种新的协调方法,最终可以将误码率降至10^-8至10^-10量级,从而简单有效地删除裸钥中的误码,满足实际通信对误码率的严格要求。
此外,这项研究还强调了混沌密钥分发相较于计算安全方案的优势,尤其是在物理安全方面的努力。尽管量子密钥分发能够从根本上解决物理安全问题,但由于实际实现中的技术难点,例如在远距离传输过程中的低密钥生成速率,使其难以广泛应用。而混沌密钥分发的提出,正是为了解决这些现实应用中的问题,提高密钥产生速率。该研究通过对现有技术的限制进行深入分析,探讨了如何通过一种新的方法来提高通信安全性和效率。
本文提到的关键技术术语有“保密通信”、“误码协调”、“奇偶比较”和“混沌密钥分发”。保密通信是通信领域中的一项基本需求,特别是在军事、政府和商业通信中至关重要。误码协调是保障通信准确性的一个核心环节,尤其是在高速通信中,误码的存在会严重影响通信质量。奇偶比较通常用于错误检测和校正,在二进制序列中,奇偶校验位可用于识别错误。混沌密钥分发是一种新兴的密钥生成技术,它利用混沌系统生成密钥序列,这种密钥在物理层面上具有不可预测性,从而提高了密钥的安全性。通过使用互注入光反馈激光器产生的相关性高的混沌态来提取裸钥,可以实现高度安全的密钥分发过程。
文章最后还提到了互注入光反馈激光器的使用,这种激光器是实现高效混沌同步的重要工具。通过这样的技术手段,研究人员能够实现在公开信道上对密钥进行奇偶比较,进而有效地指出并删除错误的比特位,以满足现实通信对误码率的容忍度。整个密钥分发过程不仅提高了密钥的生成速率,而且还在保证了高安全性的前提下,解决了现有误码协调方法中的复杂性和多次传输问题。