Criptografia de sinais por codificação espectral de fase e embaralhamento espectral de amostras em redes ópticas transparentes - Nogueira, Marcelo Pereira [UNESP] (2024)
A segurança da informação tornou-se um tema de grande importância devido às altas taxas de transmissão e ao crescente número de usuários e dispositivos conectados à Internet. O uso de técnicas de criptografia tem se mostrado uma solução eficaz para dificultar a interceptação e compreensão não autorizada do conteúdo das informações transmitidas. Este trabalho avalia a viabilidade de técnicas de criptografia na camada física, aplicadas a sinais propagados em uma rede óptica transparente (transparent optical network, TON), desenvolvida em um ambiente computacional. As técnicas de criptografia avaliadas incluem codificação de fase espectral, embaralhamento espectral intercanais e intracanal, baseados em processamento digital de sinal (spectral phase encoding, spectral shuffling, and scrambling in digital signal processing, SPE-SS-Scr-DSP) com o uso de chaves dinâmicas (dynamic key, DK). Estas técnicas foram aplicadas a sinais com dupla polarização, em diferentes taxas de transmissão e sinalizações. A geração, criptografia, descriptografia e recuperação dos sinais foram realizadas no software Matlab®, enquanto a TON foi desenvolvida no software VPITransmissorMaker™, simulando a propagação de sinais em um sistema de comunicação óptico com detecção coerente. A principal métrica utilizada para avaliar a qualidade do sinal e a viabilidade das técnicas foi o alcance obtido após a propagação do sinal por um determinado comprimento de enlace de fibra óptica, considerando uma taxa de erro de bit (bit error ratio, BER) específica. Sinais criptografados transmitidos por uma ou por duas rotas possuíram valores de BER superiores ao limite de correção para frente de erro (forward error correction, FEC). No entanto, as técnicas de criptografia empregadas, bem como as melhorias desenvolvidas, não geraram penalidades significativas aos sinais transmitidos e recuperados por uma única rota em comparação com os sinais não criptografados. Já os sinais com modulações distintas transmitidos por duas rotas, sendo uma rota com comprimento de fibra óptica fixo e a outra com comprimento variado, mostraram um alcance maior do que os sinais transmitidos por apenas uma rota. As técnicas desenvolvidas mostraram uma boa viabilidade para aplicações em redes ópticas.