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。

这项研究提出了一种基于信息理论安全性的加密密钥生成方法，并旨在使用超快速激光混乱来实施此方法。特别是，作为用于相关的随机数加密的组件技术，已实验实现了半导体激光混沌同步和由共同混沌信号驱动的相关控制。在此实验中，使用了三个DFB半导体激光器（分别称为驱动器，响应1和响应2）。通过使用外镜将光添加到驱动器中来产生混乱。驱动器的弛豫振荡频率以及repsonse1和Response2的松弛振荡频率设置为不同的值。通过调节梁分离器（BS），将驱动器中的混沌激光光注入Respoense1和Respons2。目前，在驱动器响应与响应1-响应之间的高相关性之间证实了较低的相关性。接下来，使用外镜将返回灯添加到响应和响应2中。响应1的外镜的距离使用压电阶段在纳米（NM）中有所不同，并且返回光的相位变化，从而控制了两个响应激光混沌同步波形之间的相关性。结果，当返回光重合的阶段以及计算相关值时，两个响应之间的时间波形会在0.907时高。另一方面，当返回光的阶段不匹配时，两个响应之间的时波不匹配，并且相关值被发现低至0.076。从上面可以通过更改返回光的相位来控制响应1和响应2之间的相关性。该特征非常重要，作为用于将随机数加密方法应用的组件技术。