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数量:10 (2)DOI: 10.37532 / 2320 - 6756.2022.10 .263 (2)完美的光学涡旋光束:散射物理Unclonable函数
收到:2021年12月01日,手稿不。M - 48847;编辑分配:2021年12月4日,PreQC没有。p - 48847;综述:2021年12月24日,QC 48847号;修改后:2022年1月15日,手稿不。r - 48847;发表日期:2022年2月5日,DOI: 10.37532 / 2320 - 6756.2022.10 .263 (2)
引用:比卡Kumar Das,完美的光学涡旋光束:散射物理Unclonable函数,J phy Astron.2022; 10 (2): 263。
文摘
现今,数据安全已成为一个重要组成部分对于任何连接到网络。正在传输数据安全保证数据安全没有任何修改或变更到目标接收方。为了实现数据安全,我们关注密码学这有助于保护我们的信息不被窃取或第三方的攻击。数据安全的加密技术展示一个优秀的交易时等光学系统中实现光全息术由于固有的物理特性和精度的要求。这样的系统是脆弱的在他们的数字实现在各种攻击称为crypt-analysis由于可预见的本质安全密钥用于加密。在这项工作中,我们提出一个身体Unclonable功能(PUFs)产生一个健壮的(稳定的随着时间的推移)安全数字加密系统的关键。更具体地说,我们使用分散完美光学涡旋光束的相关功能键的生成,可用于加密的数据。在这里,我们将二维相关函数转换为一维键和数字化基于平均值将1和0的随机序列。我们所知,我们是首次报道这项工作。实验和仿真结果。
关键字
加密技术;加密;解密;PUF;安全;密码
介绍
自去年几十年,密码学获得了很多人气等安全信息在一个不安全的通道上传输网络。需要发送的信息,是加密传输,在接收端解密使用适当的键(加密和解密密钥可能相同或不同取决于类型)。写一个算法通常是加密的信息,将原始信息与特定数量的密钥比特(字符串),该算法通常被称为密码(1]。最初,古典加密技术,如对称密钥密码学(数据加密标准或数据加密算法)和非对称公钥密码学(RSA)了。在相同对称密钥加密,密钥用于加密和解密。所以,一些主要的困难有注意到这种加密技术关键的分布和检测等第三方即。偷听者,后来解决了量子密码学。在公钥加密,发送方使用接收方的公钥加密的信息只有接收者的私钥进行解密。提供了一种光学加密的信息低复杂性和更高的数据速率相比电子加密。现今,密码学是常用的在各个领域获得银行等事务,健康保健、社会媒体、物联网(物联网),政府、安全协议等。第一次在1882年,米勒介绍了一次垫(OTP)技术主要利用至少一个完美的随机密钥,只要原来的信息。目前,我们正在见证一个常数进化和加密领域的变化。
基本上,物理unclonable函数(PUFs)是一个物理对象,对于一个给定的输入和条件(挑战)提供了一个物理上定义的“数字指纹”输出(响应),提供一个惟一的标识符。PUFs是基于独特的物理变化(微观结构),自然发生在制造业。PUFs的优点包括:(1)容易评估(2)稳定一段时间后(3)难以复制的(4)不可能复制(克隆PUFs是不可能的)。PUFs的这些特点使我们相信,磨砂玻璃盘,用于散射的完美的光学涡旋光束,可以用作PUF设备产生无法克隆的散斑图。
光束的相关性成为有前途的研究领域之一,它起着至关重要的作用在某些应用,如通信(2,3]。相关函数奇点是命名为“连贯的漩涡”4,5]。最近,这些相干涡旋强度相关的实现两个散斑模式不同的订单(5,6]。
作为一个基本的属性,描述光场的随机统计特性,光学相干发挥了重要作用在理解和定制件轻松事相互作用[2,9]。信息加密的帮助下光学技术已经被广泛的研究在过去的十年里由于显著的多维功能和超快调制光场提供的速度(10,11]。许多协议提出了光学信息加密自双随机相位编码(DRPE)是由Refregier和Javidi12]。严谨的研究光学信息加密进行了直到现在使用DRPE或DRPE相关技术,如分数傅立叶域DRPE [13),在菲涅耳透镜少DRPE域(14),和多维随机相位编码(15]。最近的进展在光场结构工程(16- - - - - -18),强调了结构光场的自由度的强大的工具信息编码。光学加密协议基于相位结构调制(19)和OAM和偏振状态MDM (20.- - - - - -26)最近已经开发出来。
在本文中,我们提出了一个简单而有效的方法,完美的光学涡旋的生成(观点)散斑模式观点的散射光束通过一个磨砂玻璃盘(GGP)和我生成的散斑相关模式。e2-D相关的一维密钥生成和用于加密的目的(7]。高效代钥匙,我们使用身体Unclonable功能(PUFs),然后基于平均值的数字化将随机1和0的序列。现今,研究人员使用光学技术加密敏感信息的多维光场的功能。在我们的工作中,我们使用一个光学加密协议发送信息的编码的相关图像结构的观点。
实验
在我们的实验中,我们提出了最简单的方法来生成一个完美的光学涡旋光束。图1显示了生成的实验建立一个完美的光学涡旋光束和图2展示了完美的散射光学涡旋光束通过一个磨砂玻璃盘(GGP)为了培养出完美的光学涡旋斑纹图样。氦氖激光的波长632 nm用作光学来源将生成高斯光束。激光是由落在一个反射镜将反映,将事件非偏振分束器。只在相位空间光调制器(SLM)模式被使用将引入光学涡旋在激光束。被激光光束的空间光调制器时,产生一个光学涡旋光束。选择所需的梁,光圈(A)是178年通过轴棱镜的顶角0为了将涡旋光束转换为无衍射Bessel-Gauge (BG)梁。放置在一个轴锥镜的距离50厘米的空间光调制器。为了获得完美的光学涡旋光束从Bessel-Gauge梁,镜头的焦距30厘米已经使用只会进行傅里叶变换(图片将得到一个非常大的距离)的BG光束。观点光束的强度分布是通过CCD相机记录(FLIR像素大小3.45μm)放置在傅里叶平面。
图1:(颜色线)实验装置为完美的光学涡旋的生成(观点)光束通过空间光调制器(只在阶段模式)和一个轴锥镜。M-Mirror BD-Beam翻车机,BS-Beam分配器,SLM-Spatial光调制器,光圈开,BG-Bessel计,L-Lens, f-Focal长度,CCD-Charge夫妇设备。
图2:(颜色线)实验设置一代的散斑使用磨砂玻璃从观点梁板使用CCD相机和记录的散斑模式。
生成的观点梁可以通过磨砂玻璃盘(GGP)(从Thorlabs dg10 - 600)散射。磨砂玻璃板放置在一个轴锥镜的距离72.5厘米。由于干扰许多分散的波阵面时,出现由于存在尺度GGP,细颗粒的光产生随机性和被称为散斑图。散斑模式已经被记录在不同的传播距离使用CCD相机。
场POV吊梁有薄环形圈的m是由(8),
ρ0观点光束半径和δ代表了狄拉克δ函数有以下属性图3:
一个随机相位的函数eiφ得到了光束时允许通过磨砂玻璃散射板。散射后的观点梁通过GGP的散斑场的分布可以表示为,
结果与讨论
在我们的工作中,我们生成一个特殊类相干涡旋光束散射的观点。相关函数生成的相干涡旋的生成通过两个散斑图对应的强度相关观点梁不同的订单。给出了生成的相关函数,
使用方程(2)在上述方程的帮助下Anger-Jacobi身份和狄拉克δ函数的积分性质,我们得到
从上面的方程,很明显,两个散斑图的相关函数的m1和m2是完全依赖于贝塞尔函数的m m = m2-m1的地方。
m1 = m2,互相关函数减少的自相关函数为0。
在我们的工作中,我们采取了不同的值的m1和m2代相关图像的斑点和生成一维关键从这个形象。最近的报告表明,交叉谱密度(CSD)的一个随机梁可以看作是一个有效的职业生涯的光学编码信息。
我们把地面玻璃板作为物理Unclonable函数(PUF)设备制造业在随机过程中介绍了其非均质性。难以复制和unclonable PUF设备。所以,生产两个磨砂玻璃板块拥有相同的随机性是不可能的。在我们的工作中,我们产生散射观点斑点的观点通过GGP梁。所以,没有知识的相关函数取决于特定的顺序的贝塞尔函数和地面玻璃板,窃听者无法访问的信息发送。在我们的工作中,我们使用了一个加密密钥编码相同的信息和关键将用于解码的信息视图。
图4:代表实验生成Bessel-Gauss相干函数的m = 0 - 2的传播距离20厘米的磨砂玻璃盘子。
测量的复杂性让我们的相关函数协议最适合的加密信息。
结论
在我们的工作中,我们提出了一个协议光学信息加密的四阶相关光场的交叉谱密度函数表示的。我们编码信息的相关函数生成的斑纹和发现这个观点协议增强了信息安全的帮助当我们正在磨砂玻璃板块作为物理unclonable功能设备无法进一步克隆。我们发现,大量的信息需要重建交叉谱密度分布。所以,重建的交叉谱密度分布的复杂性增强的安全加密协议。我们的研究结果表明,不同订单的强度相关函数观点斑点作为一个工具在光学安全性和光学信息安全协议。
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