KR101253324B1 - 양자화 암호 통신을 위한 광 숏 펄스 생성장치 및 방법 - Google Patents

양자화 암호 통신을 위한 광 숏 펄스 생성장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 양자화 암호 통신을 위한 광 숏 펄스 생성장치 및 방법에 관한 것으로, 양자암호 시스템의 양자 키 분배 후처리 기능 및 공개 채널 광송수신 신호 처리를 수행하는 FPGA(Field Programmable Gate Array)칩을 포함하는 전자 집적 회로칩 내부에 모듈화되어 전기적 숏 펄스(Electrical Short Pulse)를 생성하고, 생성된 전기적 숏 펄스를 광 숏 펄스(Optical Short Pulse)로 변환하여 출력함으로써 소형화에 유리하도록 한 것이다.
양자화 암호 통신, 전기적 숏 펄스, 광 숏 펄스, 변환

Description

양자화 암호 통신을 위한 광 숏 펄스 생성장치 및 방법{Optical short pulse generating apparatus and method for quantum cryptography communication}
본 발명은 광신호 처리 기술에 관련한 것으로, 특히 양자화 암호 통신을 위한 광 숏 펄스 생성장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명은 지식경제부 및 정보통신연구진흥원의 IT원천기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2008-F-035-01, 과제명: 상용 양자암호통신시스템을 위한 요소 기술 개발].
광 숏 펄스(Optical Short Pulse) 기술은 광신호처리(Optical Signal Processing), 광계측(Optical Measurement), 광시분할 다중화 통신(Optical Time-Division Multiplexing Communications) 등의 다양한 응용분야에 적용 가능하여 최근 주요 이슈가 되고 있다.
본 발명자는 최근 이슈가 되고 있는 광 숏 펄스(Optical Short Pulse) 기술을 양자화 암호 통신 분야에 적용할 수 있도록 구조적으로 단순화하는 방안에 대한 연구를 하게 되었다.
본 발명은 상기한 취지하에 발명된 것으로, 양자화 암호 통신 분야에 적용할 수 있도록 구조적으로 단순화한 광 숏 펄스 생성장치 및 방법을 제공함을 그 목적으로 한다.
본 발명의 또 다른 목적은 광 숏 펄스 생성시, 반복 속도를 가변할 수 있는 광 숏 펄스 생성장치 및 방법을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양상에 따르면, 본 발명은 양자암호 시스템의 양자 키 분배 후처리 기능 및 공개 채널 광송수신 신호 처리를 수행하는 FPGA(Field Programmable Gate Array)칩을 포함하는 전자 집적 회로칩 내부에 모듈화되어 전기적 숏 펄스(Electrical Short Pulse)를 생성하고, 생성된 전기적 숏 펄스를 광 숏 펄스(Optical Short Pulse)로 변환하여 출력하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 본 발명은 레지스터 설정값에 따라 광 숏 펄스 생성시, 반복 속도를 가변할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.
본 발명은 암호 시스템의 양자 키 분배 후처리 기능 및 공개 채널 광송수신 신호 처리를 수행하는 FPGA(Field Programmable Gate Array)칩 등의 전자 집적 회로칩 내부에 모듈화될 수 있어 소형화에 유리하며, 광 숏 펄스 생성시 반복 속도를 쉽게 제어할 수 있는 유용한 효과를 가진다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 기술되는 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 기술하기로 한다.
본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명 실시예들의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
본 발명을 설명하기에 앞서, 명세서 전반에 걸쳐 사용되는 용어들을 정의한다. 이 용어들은 본 발명 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 사용자 또는 운용자의 의도, 관례 등에 따라 충분히 변형될 수 있는 사항이므로, 이 용어들의 정의는 본 발명의 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
전기적 숏 펄스(Electrical Short Pulse)란 광 숏 펄스(Optical Short Pulse)를 생성하기 위한 소스(Source)로, 논리적인 값인 '0'과 '1'이 시리얼(Serial)하게 배열된 패턴 데이터를 말한다.
광 숏 펄스(Optical Short Pulse)란 전기적인 신호인 전기적 숏 펄스(Electrical Short Pulse)를 광신호로 변환한 신호로, 매우 짧은 펄스를 가지는 신호이다.
도 1 은 본 발명에 따른 양자화 암호 통신을 위한 광 숏 펄스 생성장치의 일 실시예에 따른 블럭도로, 이 실시예에 따른 양자화 암호 통신을 위한 광 숏 펄스 생성장치(100)는 양자암호 시스템(도면 도시 생략)의 양자 키 분배 후처리 기능 및 공개 채널 광송수신 신호 처리를 수행하는 FPGA(Field Programmable Gate Array)칩 등의 전자 집적 회로칩 내부에 모듈화되며, 전기적 숏 펄스 생성부(110)와 광변조부(120)를 포함하여 이루어진다.
상기 전기적 숏 펄스 생성부(110)는 전기적 숏 펄스(Electrical Short Pulse)를 생성한다. 이 전기적 숏 펄스 생성부(110)는 특정 패턴 데이터를 클럭 동기화하고, 이를 다중화하여 전기적 숏 펄스로 출력한다.
상기 광변조부(120)는 상기 전기적 숏 펄스 생성부(110)에 의해 생성된 전기적 숏 펄스를 광 숏 펄스(Optical Short Pulse)로 변환하여 출력한다. 예컨대, 상기 광변조부(120)는 직접 변조 가능한 레이저(Laser)로 구성할 수 있고, 이득 스위칭 기법(Gain Switching Method) 사용한 광 숏 펄스 생성 원리를 적용하여 광 숏 펄스를 생성할 수 있다.
따라서, 이 실시예에 따른 양자화 암호 통신을 위한 광 숏 펄스 생성장치(100)는 양자암호 시스템의 양자 키 분배 후처리 기능 및 공개 채널 광송수신 신호 처리를 수행하는 FPGA(Field Programmable Gate Array)칩 등의 전자 집적 회로칩 내부에 모듈화되어 전기적 숏 펄스(Electrical Short Pulse)를 생성하고, 생성된 전기적 숏 펄스를 광 숏 펄스(Optical Short Pulse)로 변환하여 출력함으로써 소형화에 유리하다.
도 2 는 본 발명에 따른 양자화 암호 통신을 위한 광 숏 펄스 생성장치의 전 기적 숏 펄스 생성부(110)의 일 실시예에 따른 블럭도이다. 이 실시예에 따른 전기적 숏 펄스 생성부(110)는 복수의 패턴발생기(111)와, 선택기(112)와, 다중화기(113)를 포함한다.
상기 복수의 패턴발생기(111)는 각각 특정 패턴 데이터를 발생시킨다. 예컨대, 도면에 도시한 바와 같이 패턴발생기(111)가 두개이고, 하나는 '100...000' 패턴 데이터를 출력하고, 다른 하나는 '000...000' 패턴 데이터가 출력되도록 구현할 수 있다.
상기 선택기(112)는 루프조건에 따라 상기 복수의 패턴발생기(111) 각각에서 발생된 패턴 데이터들 중 선택된 패턴 데이터가 클럭(Clock) 동기되어 병렬 출력된다.
이 때, 상기 루프조건이 카운터 값에 관련될 수 있다. 예컨대, 카운트 값이 0일 경우에는 '100...000' 데이터 패턴을, 그 외의 경우에는 '000.000'을 선택하도록 구현할 수 있다.
상기 다중화기(113)는 상기 선택기(112)에 의해 병렬 출력되는 클럭 동기된 패턴 데이터를 다중화(Multiplexing)하여 전기적 숏 펄스로 출력한다. 이 때 패턴 데이터의 패턴 수 n은 다중화 레이트(Rate)에 따라 결정된다. 예컨대, 10:1의 다중화 레이트일 경우, 패턴 수 n은 10으로 결정된다.
따라서, 이 실시예에 따른 전기적 숏 펄스 생성부(110)는 루프조건에 따라 상기 복수의 패턴발생기(111) 각각에서 발생된 패턴 데이터들 중 하나의 패턴 데이터를 상기 선택기(112)를 통해 선택하여 이를 클럭(Clock) 동기화하여 병렬 출력하 고, 이 병렬 출력되는 클럭 동기된 패턴 데이터를 상기 다중화기(113)를 통해 다중화(Multiplexing)하여 전기적 숏 펄스로 출력한다.
그러면, 이 출력되는 전기적 숏 펄스를 상기 전기적 숏 펄스 생성부(110)가 광변조부(120)를 통해 광 숏 펄스(Optical Short Pulse)로 변환하여 출력한다. 이렇게 함에 의해 간단한 구조로 전자 집적 회로칩 내부에 모듈화되어 전기적 숏 펄스를 생성하고, 이를 광 숏 펄스(Optical Short Pulse)로 변환하여 출력함으로써 소형화에 유리하다.
한편, 본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 상기 전기적 숏 펄스 생성부(110)가 구동증폭기(114)를 더 포함할 수 있다. 상기 구동증폭기(114)는 상기 다중화기(113)에 의해 출력되는 전기적 숏 펄스를 증폭하여 출력하여 상기 광변조부(120)로 출력한다.
즉, 이 실시예는 상기 다중화기(113)에 의해 출력되는 전기적 숏 펄스를 상기 구동증폭기(114)를 통해 상기 광변조부(120)를 구동할 수 있을 정도로 충분히 증폭하여 출력하도록 한 실시예이다.
한편, 본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 상기 전기적 숏 펄스 생성부(110)가 클럭발생기(115)를 더 포함할 수 있다. 상기 클럭발생기(115)는 상기 선택기(112)에 의해 선택되는 패턴 데이터에 동기되는 클럭을 발생시킨다.
즉, 이 실시예는 상기 클럭발생기(115)를 통해 상기 선택기(112)에 의해 선 택되는 패턴 데이터에 동기되는 클럭을 발생시키도록 한 실시예로, 상기 선택기(112)는 선택된 패턴 데이터를 상기 클럭발생기(115)에 의해 생성되는 클럭과 동기화하여 출력한다.
한편, 본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 상기 전기적 숏 펄스 생성부(110)가 루프조건 설정기(116)를 더 포함할 수 있다. 상기 루프조건 설정기(116)는 상기 선택기(112)의 출력을 위한 루프조건을 설정한다. 이 때, 상기 루프조건 설정기(116)에 의해 설정되는 루프조건이 카운트 값에 관련된 것일 수 있다.
예컨대, 복수의 패턴발생기(111)중 첫번째 패턴발생기가 '100...000' 데이터 패턴을, 두번째 패턴발생기가 '000.000' 데이터 패턴을 출력한다고 가정하면, 상기 루프조건 설정기(116)를 통해 루프조건으로 카운트 값이 0일 경우에는 첫번째 패턴발생기 출력값을 그 외의 경우에는 두번째 패턴발생기의 출력값을 선택하도록 설정할 수 있다.
이를 위해 본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 상기 전기적 숏 펄스 생성부(110)가 카운터(117)를 더 포함할 수 있다. 상기 카운터(117)는 상기 클럭발생기(115)에 의해 발생되는 클럭을 카운트한다. 이 카운터(117)에 의해 카운트되는 카운트 값이 상기 루프조건 설정기(116)에 의해 설정되는 루프조건과 관련한 값일 수 있다.
한편, 본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 상기 전기적 숏 펄스 생성부(110)가 레지스터(118)를 더 포함할 수 있다. 상기 레지스터(118)는 상기 카운터(117)의 카운트 길이 설정값을 저장한다.
즉, 이 레지스터(118)에 저장되는 레지스터 설정값은 광 숏 펄스 생성시 반복 속도를 가변할 수 있도록 하는 값으로, 상기 카운터(117)의 카운트 길이와 일치하게 된다. 예컨대, 상기 레지스터 설정값(R)이 최고 펄스생성속도(fmax)와 원하는 펄스생성속도(frep)의 비로 설정될 수 있다.
레지스터 설정값(R) = 최고 펄스생성속도(fmax) / 원하는 펄스생성속도(frep)
도 3 을 참조하여 상기한 구성을 갖는 양자화 암호 통신을 위한 광 숏 펄스 생성장치의 광 숏 펄스 생성 동작을 알아본다. 도 3 은 본 발명에 따른 양자화 암호 통신을 위한 광 숏 펄스 생성방법의 일 실시예에 따른 흐름도이다.
먼저, 양자화 암호 통신을 위한 광 숏 펄스 생성장치가 전기적 숏 펄스 생성단계(S100)에서 전기적 숏 펄스(Electrical Short Pulse)를 생성한다. 그 다음, 양자화 암호 통신을 위한 광 숏 펄스 생성장치가 광변조단계(S200)에서 상기 전기적 숏 펄스 생성단계(S100)에 의해 생성된 전기적 숏 펄스를 광 숏 펄스(Photo Short Pulse)로 변환하여 출력한다.
따라서, 본 발명은 양자암호 시스템의 양자 키 분배 후처리 기능 및 공개 채널 광송수신 신호 처리를 수행하는 FPGA(Field Programmable Gate Array)칩 등의 전자 집적 회로칩 내부에 모듈되는 양자화 암호 통신을 위한 광 숏 펄스 생성장치가 전기적 숏 펄스(Electrical Short Pulse)를 생성하고, 생성된 전기적 숏 펄스를 광 숏 펄스(Optical Short Pulse)로 변환하여 출력함으로써 소형화에 유리하다.
발명의 일 양상에 따르면, 상기 전기적 숏 펄스 생성단계(S100)는 다음과 같은 세부 동작을 수행한다. 먼저, 양자화 암호 통신을 위한 광 숏 펄스 생성장치가 레지스터 설정단계(S110)에서 카운터의 카운트 길이 결정을 위한 레지스터 설정값을 설정한다. 상기 레지스터 설정값은 광 숏 펄스 생성시 반복 속도를 가변할 수 있도록 하는 값으로, 이 레지스터 설정값에 따라 카운터의 카운트 길이가 결정되므로 광 숏 펄스 생성시의 반복 속도를 가변할 수 있게 된다.
그 다음, 양자화 암호 통신을 위한 광 숏 펄스 생성장치가 루프조건 설정단계(S120)에서 루프조건을 설정한다. 이 때, 루프조건이 클럭을 카운트하는 카운터 출력값에 관련될 수 있다. 예컨대, 상기 클럭 카운트 값이 0인가 또는 그 외의 값인가에 따라 복수의 패턴 데이터들 중 어느 하나가 선택될 수 있다.
그 다음, 양자화 암호 통신을 위한 광 숏 펄스 생성장치가 패턴 선택단계(S130)에서 상기 루프조건 설정단계(S120)에 의해 설정된 루프조건에 따라, 복수의 패턴 데이터들 중 특정 패턴 데이터를 선택하고, 선택한 특정 패턴 데이터를 클럭(Clock) 동기하여 병렬 출력한다.
그 다음, 양자화 암호 통신을 위한 광 숏 펄스 생성장치가 다중화 단계(S140)에서 상기 패턴 선택단계(S130)에 의해 병렬 출력되는 클럭 동기된 패턴 데이터를 다중화(Multiplexing)하여 전기적 숏 펄스로 출력한다.
그리고, 양자화 암호 통신을 위한 광 숏 펄스 생성장치가 증폭 단계(S150)에 서 상기 다중화 단계(S140)에 의해 출력되는 전기적 숏 펄스를 증폭하여 출력한다. 이렇게 함에 의해 출력되는 전기적 숏 펄스는 상기 광변조단계(S200)에서 광 숏 펄스(Photo Short Pulse)로 변환되어 출력된다.
따라서, 본 발명은 양자암호 시스템의 양자 키 분배 후처리 기능 및 공개 채널 광송수신 신호 처리를 수행하는 FPGA(Field Programmable Gate Array)칩 등의 전자 집적 회로칩 내부에 모듈되는 양자화 암호 통신을 위한 광 숏 펄스 생성장치가 전기적 숏 펄스(Electrical Short Pulse)를 생성하고, 생성된 전기적 숏 펄스를 광 숏 펄스(Optical Short Pulse)로 변환하여 출력함으로써 소형화에 유리하다. 또한, 레지스터 설정값에 따라 광 숏 펄스 생성시 반복 속도를 가변할 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 의해 참조되는 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만, 이러한 기재로부터 후술하는 특허청구범위에 의해 포괄되는 범위 내에서 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 다양한 변형이 가능하다는 것은 명백하다.
본 발명은 광신호처리(Optical Signal Processing), 광계측(Optical Measurement), 광시분할 다중화 통신(Optical Time-Division Multiplexing Communications) 기술분야 및 이들의 응용기술분야에서 산업상으로 이용 가능하다.
도 1 은 본 발명에 따른 양자화 암호 통신을 위한 광 숏 펄스 생성장치의 일 실시예에 따른 블럭도
도 2 는 본 발명에 따른 양자화 암호 통신을 위한 광 숏 펄스 생성장치의 전기적 숏 펄스 생성부의 일 실시예에 따른 블럭도
도 3 은 본 발명에 따른 양자화 암호 통신을 위한 광 숏 펄스 생성방법의 일 실시예에 따른 흐름도
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110 : 전기적 숏 펄스 생성부 111 : 패턴발생기
112 : 선택기 113 : 다중화기
114 : 구동증폭기 115 : 클럭발생기
116 : 루프조건 설정기 117 : 카운터
118 : 레지스터 120 : 광변조부

Claims (15)

  1. 삭제
  2. 양자암호 시스템의 양자 키 분배 후처리 기능 및 공개 채널 광송수신 신호 처리를 수행하는 FPGA(Field Programmable Gate Array)칩을 포함하는 전자 집적 회로칩 내부에 모듈화되는 양자화 암호 통신을 위한 광 숏 펄스 생성장치에 있어서,
    각각 특정 패턴 데이터를 발생시키는 복수의 패턴발생기와, 루프조건에 따라 상기 복수의 패턴발생기 각각에서 발생된 패턴 데이터들 중 선택된 패턴 데이터가 클럭(Clock) 동기되어 병렬 출력되는 선택기와, 상기 선택기에 의해 병렬 출력되는 클럭 동기된 패턴 데이터를 다중화(Multiplexing)하여 전기적 숏 펄스로 출력하는 다중화기를 포함하는 전기적 숏 펄스 생성부와;
    상기 전기적 숏 펄스 생성부에 의해 생성된 전기적 숏 펄스를 광 숏 펄스(Optical Short Pulse)로 변환하여 출력하는 광변조부를;
    포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 양자화 암호 통신을 위한 광 숏 펄스 생성장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 전기적 숏 펄스 생성부가:
    상기 다중화기에 의해 출력되는 전기적 숏 펄스를 증폭하여 출력하여 상기 광변조부로 출력하는 구동증폭기를;
    더 포함하는 것을 특징으로 하는 양자화 암호 통신을 위한 광 숏 펄스 생성장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 전기적 숏 펄스 생성부가:
    상기 선택기에 의해 선택되는 패턴 데이터에 동기되는 클럭을 발생시키는 클럭발생기를;
    더 포함하는 것을 특징으로 하는 양자화 암호 통신을 위한 광 숏 펄스 생성장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 전기적 숏 펄스 생성부가:
    상기 선택기의 출력을 위한 루프조건을 설정하는 루프조건 설정기를;
    더 포함하는 것을 특징으로 하는 양자화 암호 통신을 위한 광 숏 펄스 생성장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 전기적 숏 펄스 생성부가:
    상기 클럭발생기에 의해 발생되는 클럭을 카운트하는 카운터를;
    더 포함하는 것을 특징으로 하는 양자화 암호 통신을 위한 광 숏 펄스 생성장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 루프조건 설정기에 의해 설정되는 루프조건이:
    상기 카운터에 의해 카운트되는 값에 관련되는 것을 특징으로 하는 양자화 암호 통신을 위한 광 숏 펄스 생성장치.
  8. 제 6 항이 있어서,
    상기 전기적 숏 펄스 생성부가:
    상기 카운터의 카운트 길이 설정을 위한 레지스터 설정값을 저장하는 레지스터를;
    더 포함하는 것을 특징으로 하는 양자화 암호 통신을 위한 광 숏 펄스 생성장치.
  9. 제 8 에 있어서,
    상기 레지스터 설정값이:
    상기 카운터의 카운트 길이와 일치하는 것을 특징으로 하는 양자화 암호 통신을 위한 광 숏 펄스 생성장치.
  10. 삭제
  11. 루프조건에 따라 복수의 패턴 데이터들 중 선택된 특정 패턴 데이터가 클럭(Clock) 동기되어 병렬 출력되는 패턴 선택단계와, 상기 패턴 선택단계에 의해 병렬 출력되는 클럭 동기된 패턴 데이터를 다중화(Multiplexing)하여 전기적 숏 펄스로 출력하는 다중화 단계를 포함하는 전기적 숏 펄스 생성단계와;
    상기 전기적 숏 펄스 생성단계에 의해 생성된 전기적 숏 펄스를 광 숏 펄스(Photo Short Pulse)로 변환하여 출력하는 광변조단계를;
    포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 양자화 암호 통신을 위한 광 숏 펄스 생성방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 전기적 숏 펄스 생성단계가:
    상기 다중화 단계에 의해 출력되는 전기적 숏 펄스를 증폭하여 출력하는 증폭 단계를;
    더 포함하는 것을 특징으로 하는 양자화 암호 통신을 위한 광 숏 펄스 생성방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 전기적 숏 펄스 생성단계가:
    상기 루프조건을 설정하는 루프조건 설정단계를;
    더 포함하는 것을 특징으로 하는 양자화 암호 통신을 위한 광 숏 펄스 생성방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 루프조건 설정단계에 의해 설정되는 루프조건이:
    클럭을 카운트하는 카운터 출력값에 관련되는 것을 특징으로 하는 양자화 암호 통신을 위한 광 숏 펄스 생성방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 전기적 숏 펄스 생성단계가:
    카운터의 카운트 길이 결정을 위한 레지스터 설정값을 설정하는 레지스터 설정단계를
    더 포함하는 것을 특징으로 하는 양자화 암호 통신을 위한 광 숏 펄스 생성방법.
KR1020080127960A 2008-12-16 2008-12-16 양자화 암호 통신을 위한 광 숏 펄스 생성장치 및 방법 KR101253324B1 (ko)

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