論文の概要: Pilot-Based Key Distribution and Encryption for Secure Coherent Passive Optical Networks
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2311.02554v3
- Date: Mon, 25 Dec 2023 11:18:05 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-03-25 13:45:54.890559
- Title: Pilot-Based Key Distribution and Encryption for Secure Coherent Passive Optical Networks
- Title（参考訳）: セキュアコヒーレント・パッシブ光ネットワークのためのパイロットベース鍵分布と暗号化
- Authors: Haide Wang, Ji Zhou, Qingxin Lu, Jianrui Zeng, Yongqing Liao, Weiping Liu, Changyuan Yu, Zhaohui Li,
- Abstract要約: 安全なコヒーレントPONのための4レベルパルス振幅変調(GCS-PAM4)の鍵分布を設計する。
デジタルサブキャリア多重化を用いた200-GbpsセキュアコヒーレントPONの実験結果から,GCS-PAM4パイロットベースの鍵分布は,追加のオーバーヘッドを占有することなく上流送信時にエラーを発生させる可能性が示唆された。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.9658625320539755
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: The security issues of passive optical networks (PONs) have always been a concern due to broadcast transmission. Physical-layer security enhancement for the coherent PON should be as significant as improving transmission performance. In this paper, we propose the advanced encryption standard (AES) algorithm and geometric constellation shaping four-level pulse amplitude modulation (GCS-PAM4) pilot-based key distribution for secure coherent PON. The first bit of the GCS-PAM4 pilot is used for the hardware-efficient carrier phase recovery (CPR), while the second bit is utilized for key distribution without occupying the additional overhead. The key bits are encoded by the polar code to ensure error-free distribution. Frequent key updates are permitted for every codeword to improve the security of coherent PON. The experimental results of the 200-Gbps secure coherent PON using digital subcarrier multiplexing with 16-ary quadrature amplitude modulation show that the GCS-PAM4 pilot-based key distribution could be error-free at upstream transmission without occupying the additional overhead and the eavesdropping would be prevented by AES algorithm at downstream transmission. Moreover, there is almost no performance penalty on the CPR using the GCS-PAM4 pilot compared to the binary phase shift keying pilot.
- Abstract（参考訳）: 受動光ネットワーク(PON)のセキュリティ問題は、放送送信によって常に懸念されてきた。
コヒーレントPONの物理層セキュリティ強化は、伝送性能の向上と同じくらい重要である。
本稿では,安全なコヒーレントPONのための4レベルパルス振幅変調(GCS-PAM4)の鍵分布を最適化する高度な暗号化標準(AES)アルゴリズムと幾何コンステレーションを提案する。
GCS-PAM4パイロットの第1ビットはハードウェア効率の良いキャリア位相回復(CPR)に使われ、第2ビットは追加のオーバーヘッドを占有することなくキー配布に使用される。
鍵ビットは極コードによって符号化され、エラーのない分布が保証される。
すべてのコードワードに対して、コヒーレントPONのセキュリティを改善するために、頻繁なキー更新が許可されている。
デジタルサブキャリア多重化を用いた200-GbpsセキュアコヒーレントPONの実験結果から,GCS-PAM4パイロットベースの鍵分布は上流送信時にエラーなく,下流送信時のAESアルゴリズムにより盗聴を防止できることがわかった。
さらに、GCS-PAM4パイロットを使用したCPRのパフォーマンス上のペナルティは、バイナリフェーズシフトキーングパイロットと比べてほとんどない。
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