CN110635903B - 一种基于混沌延时相干的动态监控的密钥分发装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于保密通信技术领域，具体为一种基于混沌延时相干的动态监控的密钥分发装置及方法，解决了现有技术中密钥分发速率低、安全性差的问题，所述装置包括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A、B通信方均包括1ⅹ2光纤耦合器、时延调节控制模块、2ⅹ1光纤耦合器、DFB激光器、模数转换器和存储器。本发明所述的系统及方法通过延时相干改变驱动DFB激光器的混沌光状态，使其与延时相干之后的混沌光互不相关，利用了干涉的非线性变化，增强了密钥分发的安全性；同时由于驱动激光器的光注入，以及干涉光的干涉的作用，响应激光器的混沌激光信号带宽得到增强，从而大幅度的提高了密钥分发的速率。

Description

一种基于混沌延时相干的动态监控的密钥分发装置及方法

技术领域

本发明属于保密通信技术领域，涉及混沌保密通信中的安全的密钥分发，具体为一种基于混沌延时相干的动态监控的密钥分发装置及方法。

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]。该方案中的安全性取决于恒定振幅随机相位的宽带信号源，窃听者无法使用现有技术完全检测到其快速的时间变化。

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。该方案中的安全性取决于VCSEL激光器的两个偏振态的选择。

在现有的密钥分发技术中，量子密钥分发安全性强，但是密钥分发速率低；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速率高，但其安全性仍需进一步提高。有必要发明一种可以维持混沌密钥分发速率，并且提高其安全性的密钥分发技术。

发明内容

本发明的目的在于现有技术中密钥分发安全性差、速率低的问题；提供了一种基于混沌延时相干的动态监控的密钥分发装置及方法。

本发明解决其技术问题的技术方案是，提供了一种基于混沌延时相干的动态监控的密钥分发装置，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光纤耦合器输入端连接；所述A通信方包括第二1ⅹ2光纤耦合器、A方时延调节控制模块、第一2ⅹ1光纤耦合器、A方DFB激光器、A方模数转换器和A方存储器，所述第二1ⅹ2光纤耦合器的输入端与所述第一1ⅹ2光纤耦合器的一个输出端连接，所述第二1ⅹ2光纤耦合器的其中一个输出端连接至A方时延调节控制模块的输入端，所述A方时延调节控制模块的输出端连接至第一2ⅹ1光纤耦合器的一个输入端，所述第二1ⅹ2光纤耦合器的另一个输出端直接连接至第一2ⅹ1光纤耦合器的另一个输入端，所述第一2ⅹ1光纤耦合器的输出端连接至A方DFB激光器的输入端，所述A方DFB激光器的输出端通过A方模数转换器连接至A方存储器，所述A方时延调节控制模块的存储信道连接至所述A方存储器；所述B通信方包括第三1ⅹ2光纤耦合器、B方时延调节控制模块、第二2ⅹ1光纤耦合器、B方DFB激光器、B方模数转换器和B方存储器，所述第三ⅹ2光纤耦合器的输入端与所述第一1ⅹ2光纤耦合器的另一个输出端连接，所述第三1ⅹ2光纤耦合器的其中一个输出端连接至B方时延调节控制模块的输入端，所述B方时延调节控制模块的输出端连接至第二2ⅹ1光纤耦合器的一个输入端，所述第三1ⅹ2光纤耦合器的另一个输出端直接连接至第二2ⅹ1光纤耦合器的另一个输入端，所述第二2ⅹ1光纤耦合器的输出端连接至B方DFB激光器的输入端，所述B方DFB激光器的输出端通过B方模数转换器连接至B方存储器，所述B方时延调节控制模块的存储信道连接至所述B方存储器；所述A方存储器与所述B方存储器之间连接有公共信道；第二1ⅹ2光纤耦合器的输出端与第一2ⅹ1光纤耦合器输入端直接相连接的光纤长度与第三1ⅹ2光纤耦合器的输出端与第二2ⅹ1光纤耦合器输入端直接相连接的光纤长度相等；所述A方时延调节控制模块和B方时延调节控制模块，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基于混沌延时相干的动态监控的密钥分发方法，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，分别注入到第二1ⅹ2光纤耦合器和第三1ⅹ2光纤耦合器；

通过A通信方中第二1ⅹ2光纤耦合器将输入混沌光等强度分成两路信号，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后注入第一2ⅹ1光纤耦合器的一个输入端，另一路直接注入到第一2ⅹ1光纤耦合器的另一个输入端，两路信号输入第一2ⅹ1光纤耦合器中在第一2ⅹ1光纤耦合器中发生干涉现象，之后经第一2ⅹ1光纤耦合器的输出信号驱动A方DFB激光器，A方DFB激光器输出混沌光再传输至A方模数转换器中提取出A方随机序列，所述A方时延调节控制模块的调节参数作为A方私钥，通过A方存储器对A方随机序列和A方私钥进行存储；B方的信号处理过程与A方完全相同，通过B方存储器对B方随机序列和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对应的随机序列，作为一致密钥。

本发明中，利用时延调节控制模块对从DFB混沌发生器输出的混沌光进行延时调节，然后利用2ⅹ1光纤耦合器对两路有一定时间延迟的混沌光进行干涉，A和B通信方，利用时延调节控制模块可以随机改变混沌光的时间延迟量，从而得到不同的干涉信号，将混沌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和B通信方均将输入到2ⅹ1光纤耦合器的混沌光的延迟时间量作为了各自的私钥，通信双方利用公共信道进行私钥交换，对比选取出延迟时间相同时所对应的随机序列，并作为一致密钥。

本发明的有益效果是：本发明所述的基于混沌延时相干的动态监控的密钥分发系统及方法通过延时相干改变驱动DFB激光器的混沌光状态，使其与延时相干之后的混沌光互不相关，利用了干涉的非线性变化，增强了密钥分发的安全性；同时由于驱动激光器的光注入，以及干涉光的干涉的作用，响应激光器的混沌激光信号带宽得到增强，从而大幅度的提高了密钥分发的速率。

附图说明

图1为本发明所述一种基于混沌延时相干的动态监控的密钥分发装置的结构示意图。

图2为本发明所述A方时延调节控制模块5a或B方时延调节控制模块5b的结构示意图

图中：1-DFB混沌发生器；2-第一1ⅹ2光纤耦合器；3-第二1ⅹ2光纤耦合器；4-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-第一2ⅹ1光纤耦合器；6b-第二2ⅹ1光纤耦合器；7a- A方DFB激光器、7b- B方DFB激光器、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和图2，现对本发明提供的一种基于混沌延时相干的动态监控的密钥分发装置及方法进行说明。

一种基于混沌延时相干的动态监控的密钥分发装置，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输入端连接；所述A通信方包括第二1ⅹ2光纤耦合器3、A方时延调节控制模块5a、第一2ⅹ1光纤耦合器6a、A方DFB激光器7a、A方模数转换器8a和A方存储器9a，所述第二1ⅹ2光纤耦合器3的输入端与所述第一1ⅹ2光纤耦合器2的一个输出端连接，所述第二1ⅹ2光纤耦合器3的其中一个输出端连接至A方时延调节控制模块5a的输入端，所述A方时延调节控制模块5a的输出端连接至第一2ⅹ1光纤耦合器6a的一个输入端，所述第二1ⅹ2光纤耦合器3的另一个输出端直接连接至第一2ⅹ1光纤耦合器6a的另一个输入端，所述第一2ⅹ1光纤耦合器6a的输出端连接至A方DFB激光器7a的输入端，所述A方DFB激光器7a的输出端通过A方模数转换器8a连接至A方存储器9a，所述A方时延调节控制模块5a的存储信道连接至所述A方存储器9a；所述B通信方包括第三1ⅹ2光纤耦合器4、B方时延调节控制模块5b、第二2ⅹ1光纤耦合器6b、B方DFB激光器、B方模数转换器8b和B方存储器9b，所述第三ⅹ2光纤耦合器的输入端与所述第一1ⅹ2光纤耦合器2的另一个输出端连接，所述第三1ⅹ2光纤耦合器4的其中一个输出端连接至B方时延调节控制模块5b的输入端，所述B方时延调节控制模块5b的输出端连接至第二2ⅹ1光纤耦合器6b的一个输入端，所述第三1ⅹ2光纤耦合器4的另一个输出端直接连接至第二2ⅹ1光纤耦合器6b的另一个输入端，所述第二2ⅹ1光纤耦合器6b的输出端连接至B方DFB激光器的输入端，所述B方DFB激光器的输出端通过B方模数转换器8b连接至B方存储器9b，所述B方时延调节控制模块5b的存储信道连接至所述B方存储器9b；所述A方存储器9a与所述B方存储器9b之间连接有公共信道10；第二1ⅹ2光纤耦合器3的输出端与第一2ⅹ1光纤耦合器6a输入端直接相连接的光纤长度与第三1ⅹ2光纤耦合器4的输出端与第二2ⅹ1光纤耦合器6b输入端直接相连接的光纤长度相等；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，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基于混沌延时相干的动态监控的密钥分发方法，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，分别注入到第二1ⅹ2光纤耦合器3和第三1ⅹ2光纤耦合器4；

通过A通信方中第二1ⅹ2光纤耦合器3将输入混沌光等强度分成两路信号，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后注入第一2ⅹ1光纤耦合器6a的一个输入端，另一路直接注入到第一2ⅹ1光纤耦合器6a的另一个输入端，两路信号输入第一2ⅹ1光纤耦合器6a中在第一2ⅹ1光纤耦合器6a中发生干涉现象，之后经第一2ⅹ1光纤耦合器6a的输出信号驱动A方DFB激光器7a，A方DFB激光器7a输出混沌光再传输至A方模数转换器8a中提取出A方随机序列，所述A方时延调节控制模块5a的调节参数作为A方私钥，通过A方存储器9a对A方随机序列和A方私钥进行存储；B方的信号处理过程与A方完全相同，通过B方存储器9b对B方随机序列和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对应的随机序列，作为一致密钥。

本发明中，利用时延调节控制模块对从DFB混沌发生器1输出的混沌光进行延时调节，然后利用2ⅹ1光纤耦合器对两路有一定时间延迟的混沌光进行干涉，A和B通信方，利用时延调节控制模块可以随机改变混沌光的时间延迟量，从而得到不同的干涉信号，将混沌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和B通信方均将输入到2ⅹ1光纤耦合器的混沌光的延迟时间量作为了各自的私钥，通信双方利用公共信道10进行私钥交换，对比选取出延迟时间相同时所对应的随机序列，并作为一致密钥。

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 (2)

1.一种基于混沌延时相干的动态监控的密钥分发装置，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）输入端连接；所述A通信方包括第二1ⅹ2光纤耦合器（3）、A方时延调节控制模块（5a）、第一2ⅹ1光纤耦合器（6a）、A方DFB激光器（7a）、A方模数转换器（8a）和A方存储器（9a），所述第二1ⅹ2光纤耦合器（3）的输入端与所述第一1ⅹ2光纤耦合器（2）的一个输出端连接，所述第二1ⅹ2光纤耦合器（3）的其中一个输出端连接至A方时延调节控制模块（5a）的输入端，所述A方时延调节控制模块（5a）的输出端连接至第一2ⅹ1光纤耦合器（6a）的一个输入端，所述第二1ⅹ2光纤耦合器（3）的另一个输出端直接连接至第一2ⅹ1光纤耦合器（6a）的另一个输入端，所述第一2ⅹ1光纤耦合器（6a）的输出端连接至A方DFB激光器（7a）的输入端，所述A方DFB激光器（7a）的输出端通过A方模数转换器（8a）连接至A方存储器（9a），所述A方时延调节控制模块（5a）的存储信道连接至所述A方存储器（9a）；所述B通信方包括第三1ⅹ2光纤耦合器（4）、B方时延调节控制模块（5b）、第二2ⅹ1光纤耦合器（6b）、B方DFB激光器、B方模数转换器（8b）和B方存储器（9b），所述第三1ⅹ2光纤耦合器（4）的输入端与所述第一1ⅹ2光纤耦合器（2）的另一个输出端连接，所述第三1ⅹ2光纤耦合器（4）的其中一个输出端连接至B方时延调节控制模块（5b）的输入端，所述B方时延调节控制模块（5b）的输出端连接至第二2ⅹ1光纤耦合器（6b）的一个输入端，所述第三1ⅹ2光纤耦合器（4）的另一个输出端直接连接至第二2ⅹ1光纤耦合器（6b）的另一个输入端，所述第二2ⅹ1光纤耦合器（6b）的输出端连接至B方DFB激光器的输入端，所述B方DFB激光器的输出端通过B方模数转换器（8b）连接至B方存储器（9b），所述B方时延调节控制模块（5b）的存储信道连接至所述B方存储器（9b）；所述A方存储器（9a）与所述B方存储器（9b）之间连接有公共信道（10）；第二1ⅹ2光纤耦合器（3）的输出端与第一2ⅹ1光纤耦合器（6a）输入端直接相连接的光纤长度与第三1ⅹ2光纤耦合器（4）的输出端与第二2ⅹ1光纤耦合器（6b）输入端直接相连接的光纤长度相等；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），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的输出端。

2.一种基于混沌延时相干的动态监控的密钥分发方法，其特征在于，所述方法是基于权利要求1所述装置实现的，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，分别注入到第二1ⅹ2光纤耦合器（3）和第三1ⅹ2光纤耦合器（4）；

通过A通信方中第二1ⅹ2光纤耦合器（3）将输入混沌光等强度分成两路信号，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后注入第一2ⅹ1光纤耦合器（6a）的一个输入端，另一路直接注入到第一2ⅹ1光纤耦合器（6a）的另一个输入端，两路信号输入第一2ⅹ1光纤耦合器（6a）中在第一2ⅹ1光纤耦合器（6a）中发生干涉现象，之后经第一2ⅹ1光纤耦合器（6a）的输出信号驱动A方DFB激光器（7a），A方DFB激光器（7a）输出混沌光再传输至A方模数转换器（8a）中提取出A方随机序列，所述A方时延调节控制模块（5a）的调节参数作为A方私钥，通过A方存储器（9a）对A方随机序列和A方私钥进行存储；B方的信号处理过程与A方完全相同，通过B方存储器（9b）对B方随机序列和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对应的随机序列，作为一致密钥。

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