论文研究 适用于混沌密钥分发的新误码协调方法 .pdf

适用于混沌密钥分发的新误码协调方法，孙圆圆，王龙生，对于现有的密钥分发中的误码协调方法的复杂性和多次传输的问题，使用倒三角类坐标定位法来解决。将所得裸钥放置于下三角矩阵中，国武技论文在线http://www.paper.edu.cn2倒三角类坐标定位误码协调方法21误码协调的步骤由于CKD是在光域中传输的,就需要以·种更高效的方法米降低其误码率。要求新方法应具有更简单的算法和更少的信息传输次数,其具体实现步骤如图3所示。AliceBobn2甲吧吧宁÷甲A▲…AA▲▲…A▲l:1000111:100011011100110101l11101图3下三角类坐标定位法的步骤为通过采样量化合法通信双方的时序信号,可以存储·串长度为n-bit的码串,使得合法通信双方得到的码串分别为X(x1,x2,xn)和Y(1y2,yn),并提前传输码串分割信总C0=k。山于现有的计算机处理速度的限制,要将长度为n-bit的码串分倒成k组长度为m-bit的码申,使得m*(k-1)x≤m*。如果最后一组不满m-bit,以0来补足,以方便进行处理。将分割好的码串放入到事先准备好的模型中,使其充满矩阵,如果不能够填满,其空位都用0来填完整。这忭, Alice和Bob得到k组下三角矩阵a[rn]={a1[*r,a2rr]…,ar*n]}和b*门{b1[*,b2门b[伴*门},就可以使用本文的新的协商方法,得到3组计算值作为公钥,通过公共信道传输对比,确定错误比特在图屮的位置。删除错误比特,还原密钥串,得到·致密钥串。其体计算过程将在下文阐述。22下三角类坐标定位法纠错过程为了降低原始密钥的误码率,并减少现有离散变量量子密钥分发纠错方案屮的交互传输次数,本文提出了·种新的倒三角矩阵类坐标定位协调方法。该方法通过读写顺序的方式将所得到的裸钥放入到下三角矩阵当屮,并且沿着三角形的3边分别依次做奇偶比较,从而得到3组传输的纠错公钥。通过对比公钥的异同,可确定错误比特所在的行、列和对角线位置,以达到为每个裸钥屮的0、1码定位的目的,从而找出错误的比特所在的位置将奇儁比较得出的码串唰除后,为了确保信息泄露的安全性问题,应为顶点的单个比特逃行奇偊比较,使得该信息必然能被第三方获得,并将模型屮顶点的码删除。删除顶点信息吋,不但删除了泄露的信息,同吋也会使得其他位码串的检验信息被变动,也就是说,删除顶点信息后,矩阵屮保留点的检验信息就会不同于上轮的计算信总,所以被第三方获得的传输信息的信息含量便会降低。该协调方法通过这种纠错方式获得的密钥串具有更高的安全性,相对于其他方法,传输次数更少,具有更高的效率。具体算法流程如图4所示国武技论文在线http://www.paper.edu.cnAliceBob10101011010000101000①①①①①oQ①①①ootori奇|偶检验列向检验列向检验011000110①横横①o①41①①检11①验①①①①验119Q0①oo⑥①①4444444I100斜向检验公钥交换斜向检验删|除顶点1001101101010011011010致密钥致密钥图4下三角类坐标定位纠错方法原理图如图4所示,将15-(连字符)bit码串信总放入到矩阵屮,形成a[5*5]和b[5*5]的下三角矩阵。 Alice为了得到传输码串的横向检验码帛Ca1=(c1,e12x,s)、列向检验码串Ca2=(c21,c2,c2s)和斜向检验码串Ca3=(c31;c32,…,s),将分别进行横向检验,使得cu(an+an2+…+an)%2,(15);列向检验,使得ey=(an+a++…+ai)%2,(l5);斜向检验,使得c3=(a0+a(+1+14)+…,+a55h)%2,(k=j1,1s≤5)。同理,Bob用同样的方法也可以得到类似的传输信息Cb。将计算后的信息Ca和Cb通过公共信道传输,并相互比较,比较后的偶串为Sd=(Sd,d2Sd),使得Sd= Ca e cb,(1s≤3)。如果Sd≠{0}3,不为零的为Sd1=1,(≤}≤3),则可以判断下三角矩阼中第i行存在锆误。同理,当Sd2=1(1≤3)时,可以判定下三角矩阵中第j列存在错误。并H,当Sd3k=1,(1≤k≤3)时,判定下三角矩阵a[*(1≤κ5,1≤ji)中满足冫产k-1方向的对角线边存在错误。这样,当下三角矩阵中的任意比特国武技论文在线http://www.paper.edu.cn信息a(1≤<5,1≤≤),存在Sd1=1和Sd2=1;或者Sd3k=1,(1≤k≤3)时,i=k-1,判定这三项屮的两项,就可以确定具有上述三项屮的两项的特性的点为错误点。由于有3项判定标准,而矩阵位置判定只需要解出两个未知数即可,就可很大程度上地避免3个方向中的某行屮岀现偶数个错误而不被检测出来的问题。最后, Alice将判定的错误点删除,并且删除矩阼中的顶点信息a1,1、a[S,1]、a[5,5],提取出下三角矩阵中的剩余位,即可得到纠错后的码串信息。3纠错结果通过上述方法处理混沌同步产生的裸钥,可达到纠错的日的。纠错过程分组码串长度均为IM。为了提高两组密钥的一致性,并且降低比特序列的误码率,首先展示相关系数曲线峰值不为1时,通过协商该码串其相关曲线峰值的变化。协商前后密钥相关峰值的变化如图5所示。误码协调前相关性误码协调后相关性1,n:758(01时间/ns时间/ns(a)(ba)误码协调前密钥相关性(b)误码协调后密钥相关性图5误码协调前后相关性对比从图屮可以看出,该方法提高了码串的一致性,从而冂得到较好的一致码串。但是,由于此时的误码率较低,从图中不能看出纠错后码串的误码率。倒三角炎丛标定位法和现在最常用的 Cascade纠错法协商前后的误码率曲线变化如图6所示国武技论文在线http://www.paper.edu.cn倒三角类坐标定位法Cascade纠错法00E008000054.00E00800004忍30000200E00哥运0n1100Ee000000.00E40■010误码协调前的误码率误码协调前的误码率a)倒三角类坐标定位法(b) Cascadc纠错法图6误码协调前后误码率曲线图通过改变失谐参量的大小,对不同误码率时的比特串使用下三角类坐标定位和 Cascade纠错法,可得到纠错后码串的误码率。从数据可以看山,不论是下三角类坐标定位法还是Cascade纠错法,纠错后的误码率都有明显的降低。在下三角类坐标定位法屮,当裸钥的误码率达到0.04时,纠错后的码肀误码率明显提高。因此,该方法在误码率较低的情况下,具有较高的效率和更好的纠错能力,对于CKD屮所产生的低误码率和高速率的特性,新的误码协调就能够满足了。从图6(a)可以看岀,在误码率接近0.1的条件下,可以达到误码率为108量级。从图6(b)可以看出,在同样的条件下,使用现有的最常用的 Cascad方法纠错次时,其误码率只是降低为10-量级,要求对该组码串再次使用 Cascade方法重新纠错,以进一步降低其误码率。在现有CKD方案屮,使用 Cascade方法进行纠错10,其所得码串误码率为104~10-量级。显然,在都只进行次纠错的情况下,本文方法相对于原有的方法在误码率降低方面,有了更进一步的改薺,能够满足通信过程屮的密钥传输误码容忍度要求。4结论误码协调在密钥分发屮有重要作用,并且着重于协调合法通信双方密钥的一致性。由于高速密钥分发CKD的要求,混沌密钥分发受到广泛的关注。为使密钥·致,我们提出了种新的误码协调方法基于沿着三边做奇偶检验下三角矩阵的倒三角类坐标定位法。通过的两个互耦合混沌激光器同步米产生裸钥,裸钥的误码率通过改变失谐量米改变。在误码协调过程屮由于奇偶检验和三角形三边特性的应用,像给定坐标一忭定位误码。由于协商后的同步性和误码率前后对比是衡量两个衡量致性的重要因素,结果呈两部分展示。通过这种方法我们可以将误码率降到108~-101°,这对纠锆前后码串的误码率有了显著的提高。为实现在光通信中快速传输并达到其误码容忍度,倒三角类坐标定位可以很好的解决这·问题,并对高速密钥分发的实现有着积极的影响。同时,该方法不仅适用于光领域屮的密钥分发方案,同时适用于其他离散变量密钥分发方案。国武技论文在线http://www.paper.edu.cn[参考文献]( References)[I]Shannon C E. 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