CN110601829B - 一种高速混沌密钥安全分发系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于保密通信领域，涉及保密通信中的密钥分发，具体为一种高速混沌密钥安全分发系统及方法，解决了目前密钥分发技术存在的安全性差、密钥分发速率慢的问题，该系统包括DFB混沌发生器、第一、二、三、四1ⅹ2光纤耦合器、DFB激光器、时延调节控制模块、平衡探测器、模数转换器、存储器、公共信道、第一、二光纤延迟线和14‑1ⅹ2光开关。本发明密钥分发的速率与通信双方的DFB激光器的同步状态不直接相关，两路有一定延时差的混沌信号在耦合器发生干涉现象，通过这样一种非线性的变换，使得到的信号与DFB混沌发生器发射出的光不相关；本发明所述的一种高速混沌密钥安全分发系统及方法有效的提高了密钥分发的安全性且加快了密钥产生和分发速率。

Description

一种高速混沌密钥安全分发系统及方法

技术领域

本发明属于保密通信领域，涉及保密通信中的密钥分发，具体为一种高速混沌密钥安全分发系统及方法。

背景技术

为了保障保密通信系统的安全性，安全的密钥分发是至关重要的。在密码系统中两个用户之间的安全通信依赖于只有双方知道的秘密密钥。两个用户通过安全的密钥分发方案共享该密钥。

现有的密钥分发方案的安全性主要有两种形式：基于计算的安全性和基于信息理论的安全性。对于基于计算的安全性来说，它需要以窃听者的计算能力有限为前提。对于基于信息理论的安全性来说，它不需要考虑窃听者的计算能力。

基于计算的密钥分发方案的基本原理为：密钥分发中心KDC和每个终端用户都共享一对唯一的主密钥（用物理的方式传递，如U盾）。终端用户之间每次会话，都要向KDC申请唯一的会话密钥，会话密钥通过与KDC共享的主密钥加密来完成传递。基于计算的密钥分发方案利用公钥和私钥来解决密钥公开分发的难题。有多重DES、RSA算法等，公钥私钥的安全性依赖于其算法的复杂程度以及窃听者的计算能力，随着现如今计算机处理器的更新换代速度越来越快，处理器的处理速度的提升以及攻击算法的持续改进，基于计算的密钥分发方案的安全性将会面临很大的挑战。

基于信息理论的安全密钥分发由基于物理原理的安全密钥分发所实现，基于物理原理的安全密钥分发有下面几种分类：

1、量子密钥分发：量子密钥分发是一种绝对安全的密钥分发方案，利用单光子作为通信载体，将密钥编码在单光子的偏振态上。通过对比双方的相位实现通信双方的密钥协商。由于在量子力学中，不存在能够精确复制一个未知量子态的过程，因此量子密钥分发具有无条件安全性。由于单光子传输功率较弱，很难实现长距离的传输，密钥传输速率仅为Mbit/s[Nature Photonics volume 10, pages 312–315 ,2016]；

2、基于光纤激光器的密钥分发：基于光纤激光器的密钥分发方案需要在光纤的两端设置不同的反射镜，光纤内两端各设置一个窄带滤波器，当利用不同的反射镜产生的激光作为私钥，用户可以利用激光的功率大小判断对方的反射镜选择情况。由于其中两种状态的光是严格对称的，窃听者无法区分，因此该方案是在物理上严格安全的密钥分发方案。基于光纤激光器的密钥分发方案已经实现500Km的密钥分发，密钥交换速率为100bit/s[Laser & Photonics Reviews, 8(3): 436-442, 2014]。这个方案的密钥交换速率受限于密钥的产生方式，激光需要在光纤中来回振荡多次才能生成第一个密钥，所以密钥产生速率较低；

3、基于混沌同步的密钥分发，恒定振幅随机相位的宽带信号源驱动的密钥分发：基于恒定振幅随机相位的宽带信号源驱动的密钥分发是利用一个振幅恒定，相位随机变化的宽带信号源驱动多个扰频器，实现扰频器之间的混沌同步。可以通过改变扰频器内的相位参数来改变扰频器的混沌状态。通过选取相位参数相同的随机数序列来实现密钥分发。基于恒定振幅随机相位的宽带信号源驱动的密钥分发已经实现120Km，密钥交换速率为182kbit/s的密钥分发[Physical Review Letters,108(7):070602，2012]。 但是该方案中的密钥交换速率受限于恢复同步的时间，当相位参数发生改变后，两方混沌激光不能快速监测到同步状态的改变。

基于VCSEL混沌同步的密钥分发方案是利用一个随机极化VCSEL混沌激光器驱动两个VCSEL激光器实现混沌同步。利用偏振分束器将X偏振态和Y偏振态分离出来，两束光输入到平衡探测器后利用随机数发生器采样并进行量化得到随机序列。密钥分发的过程是，随机极化VCSEL混沌激光器工作在两个偏振状态下，X偏振态和Y偏振态。将混沌光等强度注入到两个VCSEL激光器中实现同步，再分别利用偏振控制器独立地改变注入信号的偏振态，两端的VCSEL激光器的同步状态随偏振控制器产生的随机信号所改变，只有当两侧随机信号相同时两端的VCSEL激光器才会达到同步。在公共信道（10）上交换偏振控制器所生成的随机参数，保留处于同步状态时的随机序列以此作为共享密钥[Opt.Lett.42,1055-1058,2017]。该方案可以实现低误码率的Gbit/s的密钥分发。但是该方案中的密钥分发速率受限于混沌同步的恢复时间。

因此，在现有的密钥分发技术中，基于计算的密钥分发方案安全性差；基于物理原理的安全密钥分发虽然可以提升其安全性，但是其密钥分发速率低。亟待发明一种安全高速的密钥分发的技术，以解决目前密钥分发技术存在的安全性差、密钥分发速率慢的问题。

发明内容

本发明的目的在于解决目前密钥分发技术存在的安全性差、密钥分发速率慢的问题，提供了一种高速混沌密钥安全分发系统及方法。

本发明解决其技术问题的技术方案是：本发明提供了一种高速混沌密钥安全分发系统，包括DFB混沌发生器、第一1ⅹ2光纤耦合器、A通信方和B通信方，所述DFB混沌发生器的输出端与第一1ⅹ2光纤耦合器的输入端连接；所述A通信方包括A方DFB激光器、第二1ⅹ2光纤耦合器、A方时延调节控制模块、A方2ⅹ2光纤耦合器、A方平衡探测器、A方模数转换器和A方存储器，所述A方DFB激光器的输出端与第二1ⅹ2光纤耦合器的输入端相连接，所述第二1ⅹ2光纤耦合器的第一输出端连接至A方时延调节控制模块的输入端，所述第二1ⅹ2光纤耦合器的第二输出端以及A方时延调节控制模块的输出端连接至A方2ⅹ2光纤耦合器的两个输入端，所述A方2ⅹ2光纤耦合器的两个输出端通过等长的光纤连接至A方平衡探测器的两个输入端，所述A方平衡探测器的输出端连接至A方模数转换器的输入端，所述A方模数转换器的输出连接至A方存储器的第一输入端，所述A方时延调节控制模块的存储信道与A方存储器的第二输入端相连接；所述B通信方包括B方DFB激光器、第三1ⅹ2光纤耦合器、B方时延调节控制模块、B方2ⅹ2光纤耦合器、B方平衡探测器、B方模数转换器和B方存储器，所述B方DFB激光器的输出端与第三1ⅹ2光纤耦合器的输入端相连接，所述第三1ⅹ2光纤耦合器的第一输出端连接至B方时延调节控制模块的输入端，所述第三1ⅹ2光纤耦合器的第二输出端以及B方时延调节控制模块的输出端连接至B方2ⅹ2光纤耦合器的两个输入端，所述B方2ⅹ2光纤耦合器的两个输出端通过等长的光纤连接至B方平衡探测器的两个输入端，所述B方平衡探测器的输出端连接至B方模数转换器的输入端，所述B方模数转换器的输出连接至B方存储器的第一输入端，所述B方时延调节控制模块的存储信道与B方存储器的第二输入端相连接；所述第一1ⅹ2光纤耦合器2的两个输出端分别连接至A方DFB激光器和B方DFB激光器的输入端，所述A方存储器和B方存储器之间连接有公共信道；所述A方时延调节控制模块和B方时延调节控制模块结构相同，均包括第四1ⅹ2光纤耦合器、第一光纤延迟线、第二光纤延迟线和1ⅹ2光开关，第一光纤延迟线和第二光纤延迟线的长度满足二者产生的时差大于0.5ns，所述第四1ⅹ2光纤耦合器的光信号输入端作为A方或B方时延调节控制模块的输入端，所述第四1ⅹ2光纤耦合器的两个光信号输出端分别通过第一光纤延迟线、第二光纤延迟线连接至1ⅹ2光开关的两个光信号输入端，所述1ⅹ2光开关包括存储信道和光信号输出端，所述1ⅹ2光开关的存储信道作为A方或B方时延调节控制模块的存储信道，所述1ⅹ2光开关的光信号输出端作为A方或B方时延调节控制模块的输出端。

本发明还提供了一种高速混沌密钥安全分发方法，包括以下步骤：

通过DFB混沌发生器产生总混沌激光，将总混沌激光注入到第一1ⅹ2光纤耦合器后，第一1ⅹ2光纤耦合器等强度分出两路混沌光，分别注入到A方DFB激光器和B方DFB激光器；

将A方DFB激光器的输出信号注入第二1ⅹ2光纤耦合器后，第二1ⅹ2光纤耦合器等强度分出两路混沌光，其中一路进入A方时延调节控制模块的第四1ⅹ2光纤耦合器的输入端，光信号从第四1ⅹ2光纤耦合器输出后分别通过第一光纤延迟线和第二光纤延迟线，第一光纤延迟线和第二光纤延迟线的长度满足二者产生的时差大于0.5ns，通过1ⅹ2光开关随机切换第一光纤延迟线或第二光纤延迟线，从而实现时延调节，时延调节后光信号从1ⅹ2光开关的光信号输出端输出并进入A方2ⅹ2光纤耦合器，另一路直接进入A方2ⅹ2光纤耦合器，两路信号在A方2ⅹ2光纤耦合器进行干涉，然后A方2ⅹ2光纤耦合器等强度分出两路输出信号通过相等长度的光纤传输至A方平衡探测器，A方平衡探测器对两路输入信号处理之后再发送至A方模数转换器进行模数转换最后提取A方随机序列，利用A方存储器对随机序列和A方时延调节控制模块的延迟时间量作为A方私钥进行存储；B通信方的信号传输与A通信方完全相同，最终利用B方存储器对B方随机序列和B方时延调节控制模块的延迟时间量作为B方私钥进行存储；所述1ⅹ2光开关的存储信道作为A方或B方时延调节控制模块的存储信道；

最后，A通信方和B通信方之间通过公共信道私钥交换，最终双方均对比选取出双方时间延迟相同时所对应的随机序列，作为一致密钥。

延时调节控制模块对输入的混沌光进行时延调节，然后利用2ⅹ2光纤耦合器对两个输入信号进行干涉，利用平衡探测器想混沌激光的相位信息转换为强度信息，得到低频增强、频谱展宽的宽谱混沌光，A通信方和B通信方均利用时延控制模块随机改变混沌光的时间延迟量，从而得到不同的干涉信号，最终经过处理得到不同的随机序列。本发明中，密钥分发的速率与通信双方的DFB激光器的同步状态不直接相关，这就导致通信方的同步恢复的时间不参与到密钥分发速率的计算中，再考虑到基于混沌的密钥分发本身的优势，极大的提高了密钥分发的速率；本发明中对DFB激光器进行了一个非线性的变换，两路有一定延时差的混沌信号在耦合器发生干涉现象，在经过平衡探测器之后得到低频增强、频谱展宽的混沌信号，通过这样一种非线性的变换，使得到的信号与DFB混沌发生器发射出的光不相关，从而保证了其安全性。

本发明的有益效果是：通过本发明所述的一种高速混沌密钥安全分发系统及方法能够实现密钥分发的速率与通信双方的DFB激光器的同步状态不直接相关，这就导致通信方的同步恢复的时间不参与到密钥分发速率的计算中；本发明两路有一定延时差的混沌信号在耦合器发生干涉现象，在经过平衡探测器之后得到低频增强、频谱展宽的混沌信号，通过这样一种非线性的变换，使得到的信号与DFB混沌发生器发射出的光不相关；综上所述，本发明所述的一种高速混沌密钥安全分发系统及方法有效的提高了密钥分发的安全性且加快了密钥产生和分发速率。

附图说明

图1为本发明所述一种高速混沌密钥安全分发系统的结构示意图。

图2为本发明所述A方时延调节控制模块或B方时延调节控制模块的结构示意图。

图中：1-DFB混沌发生器；2-第一1ⅹ2光纤耦合器；3a-A方DFB激光器、3b-B方DFB激光器；4a-第二1ⅹ2光纤耦合器；4b-第三1ⅹ2光纤耦合器；5a-A方时延调节控制模块；5b-B方时延调节控制模块；6a-A方2ⅹ2光纤耦合器；6b-B方2ⅹ2光纤耦合器；7a- A方平衡探测器；7b- B方平衡探测器；8a- A方模数转换器；8b- B方模数转换器；9a- A方存储器；9b- B方存储器；10-公共信道；11-第四1ⅹ2光纤耦合器；12-第一光纤延迟线；13-第二光纤延迟线；14-1ⅹ2光开关。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其他实施方式，都属于本发明所保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或者暗示相对重要性。

参见附图1和附图2，现对本发明提供的一种高速混沌密钥安全分发系统及方法进行说明。

本发明提供了一种高速混沌密钥安全分发系统，包括DFB混沌发生器1、第一1ⅹ2光纤耦合器2、A通信方和B通信方，所述DFB混沌发生器1的输出端与第一1ⅹ2光纤耦合器2的输入端连接；所述A通信方包括A方DFB激光器3a、第二1ⅹ2光纤耦合器4a、A方时延调节控制模块5a、A方2ⅹ2光纤耦合器6a、A方平衡探测器7a、A方模数转换器8a和A方存储器9a，所述A方DFB激光器3a的输出端与第二1ⅹ2光纤耦合器4a的输入端相连接，所述第二1ⅹ2光纤耦合器4a的第一输出端连接至A方时延调节控制模块5a的输入端，所述第二1ⅹ2光纤耦合器4a的第二输出端以及A方时延调节控制模块5a的输出端连接至A方2ⅹ2光纤耦合器6a的两个输入端，所述A方2ⅹ2光纤耦合器6a的两个输出端通过等长的光纤连接至A方平衡探测器7a的两个输入端，所述A方平衡探测器7a的输出端连接至A方模数转换器8a的输入端，所述A方模数转换器8a的输出连接至A方存储器9a的第一输入端，所述A方时延调节控制模块5a的存储信道与A方存储器9a的第二输入端相连接；所述B通信方包括B方DFB激光器3b、第三1ⅹ2光纤耦合器4b、B方时延调节控制模块5b、B方2ⅹ2光纤耦合器6b、B方平衡探测器7b、B方模数转换器8b和B方存储器9b，所述B方DFB激光器3b的输出端与第三1ⅹ2光纤耦合器4b的输入端相连接，所述第三1ⅹ2光纤耦合器4b的第一输出端连接至B方时延调节控制模块5b的输入端，所述第三1ⅹ2光纤耦合器4b的第二输出端以及B方时延调节控制模块5b的输出端连接至B方2ⅹ2光纤耦合器6b的两个输入端，所述B方2ⅹ2光纤耦合器6b的两个输出端通过等长的光纤连接至B方平衡探测器7b的两个输入端，所述B方平衡探测器7b的输出端连接至B方模数转换器8b的输入端，所述B方模数转换器8b的输出连接至B方存储器9b的第一输入端，所述B方时延调节控制模块5b的存储信道与B方存储器9b的第二输入端相连接；所述第一1ⅹ2光纤耦合器2的两个输出端分别连接至A方DFB激光器3a和B方DFB激光器3b的输入端，所述A方存储器9a和B方存储器9b之间连接有公共信道10；所述A方时延调节控制模块5a和B方时延调节控制模块5b结构相同，均包括第四1ⅹ2光纤耦合器11、第一光纤延迟线12、第二光纤延迟线13和1ⅹ2光开关14，第一光纤延迟线12和第二光纤延迟线13的长度满足二者产生的时差大于0.5ns，所述第四1ⅹ2光纤耦合器11的光信号输入端作为A方或B方时延调节控制模块5b的输入端，所述第四1ⅹ2光纤耦合器11的两个光信号输出端分别通过第一光纤延迟线12、第二光纤延迟线13连接至1ⅹ2光开关14的两个光信号输入端，所述1ⅹ2光开关14包括存储信道和光信号输出端，所述1ⅹ2光开关14的存储信道作为A方或B方时延调节控制模块5b的存储信道，所述1ⅹ2光开关14的光信号输出端作为A方或B方时延调节控制模块5b的输出端。

本发明还提供了一种高速混沌密钥安全分发方法，包括以下步骤：

通过DFB混沌发生器1产生总混沌激光，将总混沌激光注入到第一1ⅹ2光纤耦合器2后，第一1ⅹ2光纤耦合器2等强度分出两路混沌光，分别注入到A方DFB激光器3a和B方DFB激光器3b；

将A方DFB激光器3a的输出信号注入第二1ⅹ2光纤耦合器4a后，第二1ⅹ2光纤耦合器4a等强度分出两路混沌光，其中一路经过A方时延调节控制模块5a的第四1ⅹ2光纤耦合器11的输入端，光信号从第四1ⅹ2光纤耦合器11输出后分别通过第一光纤延迟线12和第二光纤延迟线13，第一光纤延迟线12和第二光纤延迟线13的长度满足二者产生的时差大于0.5ns，通过1ⅹ2光开关14随机切换第一光纤延迟线12或第二光纤延迟线13，从而实现时延调节，时延调节后光信号从1ⅹ2光开关14的光信号输出端输出并进入A方2ⅹ2光纤耦合器6a，另一路直接进入A方2ⅹ2光纤耦合器6a，两路信号在A方2ⅹ2光纤耦合器6a进行干涉，然后A方2ⅹ2光纤耦合器6a等强度分出两路输出信号通过相等长度的光纤传输至A方平衡探测器7a，A方平衡探测器7a对两路输入信号处理之后再发送至A方模数转换器8a进行模数转换最后提取A方随机序列，利用A方存储器9a对随机序列和A方时延调节控制模块5a的延迟时间量作为A方私钥进行存储；B通信方的信号传输与A通信方完全相同，最终利用B方存储器9b对B方随机序列和B方时延调节控制模块5b的延迟时间量作为B方私钥进行存储；所述1ⅹ2光开关12的存储信道作为A方时延调节控制模块5a或B方时延调节控制模块5b的存储信道；

最后，A通信方和B通信方之间通过公共信道10私钥交换，最终双方均对比选取出双方时间延迟相同时所对应的随机序列，作为一致密钥。

延时调节控制模块对输入的混沌光进行时延调节，然后利用2ⅹ2光纤耦合器对两个输入信号进行干涉，利用平衡探测器想混沌激光的相位信息转换为强度信息，得到低频增强、频谱展宽的宽谱混沌光，A通信方和B通信方均利用时延控制模块随机改变混沌光的时间延迟量，从而得到不同的干涉信号，最终经过处理得到不同的随机序列。本发明中，密钥分发的速率与通信双方的DFB激光器的同步状态不直接相关，这就导致通信方的同步恢复的时间不参与到密钥分发速率的计算中，再考虑到基于混沌的密钥分发本身的优势，极大的提高了密钥分发的速率；本发明中对DFB激光器进行了一个非线性的变换，两路有一定延时差的混沌信号在耦合器发生干涉现象，在经过平衡探测器之后得到低频增强、频谱展宽的混沌信号，通过这样一种非线性的变换，使得到的信号与DFB混沌发生器1发射出的光不相关，从而保证了其安全性。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (1)

1.一种高速混沌密钥安全分发系统，其特征在于，包括DFB混沌发生器（1）、第一1ⅹ2光纤耦合器（2）、A通信方和B通信方，所述DFB混沌发生器（1）的输出端与第一1ⅹ2光纤耦合器（2）的输入端连接；所述A通信方包括A方DFB激光器（3a）、第二1ⅹ2光纤耦合器（4a）、A方时延调节控制模块（5a）、A方2ⅹ2光纤耦合器（6a）、A方平衡探测器（7a）、A方模数转换器（8a）和A方存储器（9a），所述A方DFB激光器（3a）的输出端与第二1ⅹ2光纤耦合器（4a）的输入端相连接，所述第二1ⅹ2光纤耦合器（4a）的第一输出端连接至A方时延调节控制模块（5a）的输入端，所述第二1ⅹ2光纤耦合器（4a）的第二输出端以及A方时延调节控制模块（5a）的输出端连接至A方2ⅹ2光纤耦合器（6a）的两个输入端，所述A方2ⅹ2光纤耦合器（6a）的两个输出端通过等长的光纤连接至A方平衡探测器（7a）的两个输入端，所述A方平衡探测器（7a）的输出端连接至A方模数转换器（8a）的输入端，所述A方模数转换器（8a）的输出连接至A方存储器（9a）的第一输入端，所述A方时延调节控制模块（5a）的存储信道与A方存储器（9a）的第二输入端相连接；所述B通信方包括B方DFB激光器（3b）、第三1ⅹ2光纤耦合器（4b）、B方时延调节控制模块（5b）、B方2ⅹ2光纤耦合器（6b）、B方平衡探测器（7b）、B方模数转换器（8b）和B方存储器（9b），所述B方DFB激光器（3b）的输出端与第三1ⅹ2光纤耦合器（4b）的输入端相连接，所述第三1ⅹ2光纤耦合器（4b）的第一输出端连接至B方时延调节控制模块（5b）的输入端，所述第三1ⅹ2光纤耦合器（4b）的第二输出端以及B方时延调节控制模块（5b）的输出端连接至B方2ⅹ2光纤耦合器（6b）的两个输入端，所述B方2ⅹ2光纤耦合器（6b）的两个输出端通过等长的光纤连接至B方平衡探测器（7b）的两个输入端，所述B方平衡探测器（7b）的输出端连接至B方模数转换器（8b）的输入端，所述B方模数转换器（8b）的输出连接至B方存储器（9b）的第一输入端，所述B方时延调节控制模块（5b）的存储信道与B方存储器（9b）的第二输入端相连接；所述第一1ⅹ2光纤耦合器（2）的两个输出端分别连接至A方DFB激光器（3a）和B方DFB激光器（3b）的输入端，所述A方存储器（9a）和B方存储器（9b）之间连接有公共信道（10）；所述A方时延调节控制模块（5a）和B方时延调节控制模块（5b）结构相同，均包括第四1ⅹ2光纤耦合器（11）、第一光纤延迟线（12）、第二光纤延迟线（13）和1ⅹ2光开关（14），第一光纤延迟线（12）和第二光纤延迟线（13）的长度满足二者产生的时差大于0.5ns，所述第四1ⅹ2光纤耦合器（11）的光信号输入端作为A方或B方时延调节控制模块（5b）的输入端，所述第四1ⅹ2光纤耦合器（11）的两个光信号输出端分别通过第一光纤延迟线（12）、第二光纤延迟线（13）连接至1ⅹ2光开关（14）的两个光信号输入端，所述1ⅹ2光开关（14）包括存储信道和光信号输出端，所述1ⅹ2光开关（14）的存储信道作为A方或B方时延调节控制模块（5b）的存储信道，所述1ⅹ2光开关（14）的光信号输出端作为A方或B方时延调节控制模块（5b）的输出端；

通过DFB混沌发生器（1）产生总混沌激光，将总混沌激光注入到第一1ⅹ2光纤耦合器（2）后，第一1ⅹ2光纤耦合器（2）等强度分出两路混沌光，分别注入到A方DFB激光器（3a）和B方DFB激光器（3b）；

将A方DFB激光器（3a）的输出信号注入第二1ⅹ2光纤耦合器（4a）后，第二1ⅹ2光纤耦合器（4a）等强度分出两路混沌光，其中一路经过A方时延调节控制模块（5a）的第四1ⅹ2光纤耦合器（11）的输入端，光信号从第四1ⅹ2光纤耦合器（11）输出后分别通过第一光纤延迟线（12）和第二光纤延迟线（13），第一光纤延迟线（12）和第二光纤延迟线（13）的长度满足二者产生的时差大于0.5ns，通过1ⅹ2光开关（14）随机切换第一光纤延迟线（12）或第二光纤延迟线（13），从而实现时延调节，时延调节后光信号从1ⅹ2光开关（14）的光信号输出端输出并进入A方2ⅹ2光纤耦合器（6a），另一路直接进入A方2ⅹ2光纤耦合器（6a），两路信号在A方2ⅹ2光纤耦合器（6a）进行干涉，然后A方2ⅹ2光纤耦合器（6a）等强度分出两路输出信号通过相等长度的光纤传输至A方平衡探测器（7a），A方平衡探测器（7a）对两路输入信号处理之后再发送至A方模数转换器（8a）进行模数转换最后提取A方随机序列，利用A方存储器（9a）对随机序列和A方时延调节控制模块（5a）的调节参数作为A方私钥进行存储；B通信方的信号传输与A通信方完全相同，最终利用B方存储器（9b）对B方随机序列和B方时延调节控制模块（5b）的延迟时间量作为B方私钥进行存储；所述1ⅹ2光开关（12）的存储信道作为A方时延调节控制模块（5a）或B方时延调节控制模块（5b）的存储信道；

最后，A通信方和B通信方之间通过公共信道（10）进行私钥交换，最终双方均对比选取出双方时间延迟相同时所对应的随机序列，作为一致密钥。

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