來(lái)自復(fù)雜光子系統(tǒng)(COPS)小組的研究人員使用兩層隨機(jī)材料來(lái)加密和解密通過(guò)光通信發(fā)送的信息。這樣，他們將發(fā)送者和接收者同時(shí)隱藏起來(lái)，只有當(dāng)光線穿過(guò)兩層時(shí)，信息才會(huì)被接收到。

研究小組在《光學(xué)快報(bào)》(Optics Express)雜志上發(fā)表了他們的研究結(jié)果，并認(rèn)為這一概念證明在可見(jiàn)光通信系統(tǒng)、光保真度(LiFi)和光纖通信中具有應(yīng)用價(jià)值。

方案圖

在這個(gè)數(shù)字信息成為互聯(lián)世界命脈的時(shí)代，確保其安全至關(guān)重要。加密在保護(hù)我們的數(shù)據(jù)方面起著至關(guān)重要的作用，它將簡(jiǎn)單的信息轉(zhuǎn)換成復(fù)雜的模式，然后再轉(zhuǎn)換回來(lái)，如果信息在中間被截獲，就會(huì)使其無(wú)法破譯。

隨著技術(shù)以前所未有的速度進(jìn)步，通信的未來(lái)在于可見(jiàn)光領(lǐng)域。但我們?nèi)绾伪ＷC這種尖端通信方式的安全性呢？

令人驚訝的是，解決方案可能在日常用品中找到。特溫特大學(xué)的研究人員與埃因霍溫技術(shù)大學(xué)和創(chuàng)新的昕諾飛公司(前身為飛利浦照明)的專家合作，證明了隨機(jī)材料——比如一層油漆、一張紙或一個(gè)玻璃擴(kuò)散器——通過(guò)擾亂信息來(lái)增強(qiáng)光通信的保密性。

當(dāng)光線穿過(guò)這些隨機(jī)材料時(shí)，它會(huì)向多個(gè)方向散射，形成一種復(fù)雜的圖案，稱為斑點(diǎn)圖案。這種模式成為加密的基礎(chǔ)。

分析圖

這種加密遵循物理不可克隆功能(PUF)的概念。PUF是一個(gè)非常復(fù)雜的對(duì)象，無(wú)法用當(dāng)前技術(shù)復(fù)制。如果使用PUF作為加密密鑰，則只有正確的密鑰(不可克隆)才能訪問(wèn)信息。在這種情況下，關(guān)鍵是隨機(jī)對(duì)象，信息是散斑圖案。

復(fù)雜光子系統(tǒng)(COPS)小組的研究人員將這一概念進(jìn)一步發(fā)展。他們使用兩層隨機(jī)媒體作為雙密鑰，而不是使用單個(gè)密鑰來(lái)加密消息。這樣，他們就可以同時(shí)隱藏發(fā)送者和接收者，只有當(dāng)光線通過(guò)兩個(gè)密鑰時(shí)，信息才會(huì)被接收到。任何試圖攔截傳輸中的消息的惡意竊聽者都將面臨與原始消息完全無(wú)關(guān)的無(wú)意義的隨機(jī)模式混合。

此外，系統(tǒng)的冗余性增強(qiáng)了系統(tǒng)的保密性。所提出的系統(tǒng)是基于在發(fā)送端使用類似于屏幕投影儀(或激光束)的設(shè)備來(lái)調(diào)制入射光。因?yàn)殡S機(jī)材料是如此復(fù)雜，有成千上萬(wàn)種不同的方式來(lái)調(diào)制光，產(chǎn)生相同的信息，同時(shí)改變兩個(gè)密鑰之間的隨機(jī)模式。如果發(fā)送方不斷地在不同的調(diào)制之間切換，中間的攻擊者就會(huì)被隨機(jī)模式淹沒(méi)，而接收方則不受其影響。

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