基于特征驱动的五维级联混沌系统的动态关节生物加密方案

《IEEE Photonics Technology Letters》：Dynamic Joint Biological Encryption Scheme Based on a Feature-Driven 5-D Cascaded Chaotic System

　　

我们提出了一种基于特征驱动的5维级联混沌系统的动态联合生物加密方案。通过从3维洛伦兹系统派生的联合生物编码规则中提取统计方差和分布比例，该方案能够动态控制后续2维HSM图的参数和初始状态。该方案实现了庞大的密钥空间，其密钥长度为10^150。在25公里长的标准单模光纤（SSMF）上的实验验证表明，对于16QAM-OFDM信号，该方案可以实现3.75 Gbps的传输速率，确保在接收机灵敏度高于14 dBm的情况下，授权用户能够可靠地恢复数据，同时严格阻止未经授权的访问。因此，该方案显著增强了网络的稳定性和鲁棒性，为高级光通信提供了一种高度安全的物理层加密方案。

作为现代网络的物理支柱，光通信系统负责处理由5G/6G、云计算和物联网（IoT）[1]、[2]、[3]推动的呈指数级增长的海量数据流。随着数据量的爆发性增长和传输速率的持续突破，光纤链路日益面临前所未有的安全威胁。传统的上层加密方案由于计算开销高和延迟较大，难以满足未来光网络的严苛要求。因此，物理层安全（PLS）已成为一个关键的研究领域，它具有超低延迟和高吞吐量等独特优势[4]、[5]、[6]、[7]。混沌系统由于其初始条件的敏感性、伪随机性和遍历性[8]、[9]、[10]，非常适合用于安全的物理层加密。