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20.11.2019 | Ausgabe 6/2019

Mobile Networks and Applications 6/2019

Control Code Multiple Encryption Algorithm on Satellite-to-ground Communication

Zeitschrift:
Mobile Networks and Applications > Ausgabe 6/2019
Autoren:
Jinlong Liu, Zhutian Yang, Zhilu Wu, Zhendong Yin, Xu Jiang, Yanyuan Fu
Wichtige Hinweise

Publisher’s Note

Springer Nature remains neutral with regard to jurisdictional claims in published maps and institutional affiliations.

Abstract

The transmission security between ground station and satellite is challenging. Some existing multistep algorithms leave lots of loopholes for eavesdropping and attacking in satellite-to-ground communication. For high security, optical communication is a promising solution. In this paper, we propose a control code multiple encryption algorithm (CCMEA) for the single-photon-transmission between satellite and ground station. CCMEA can utilize the control code to respectively encrypt three cognitive optimization sections: loop iteration, polarization coding and order rearrangement, and simulation shows that CCMEA can realize one step transmission to decrease loopholes compared with multistep encryption algorithm. In addition, we design a security detection method by combining the decoy photon analysis and the quantum bit error rate (QBER) analysis. The numerical results show that CCMEA can reduce the security threshold by 27% compared with multistep encryption algorithm of BB84 scheme. Finally, for satellite-to-ground communication, we construct an analytic QBER model on CCMEA with four factors: quantum channel transmission rate, single-photon acquisition probability, measurement factor and data filtering factor. The result demonstrates the effectiveness of CCMEA on satellite-to-ground communication.

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