2 光纖檢測技術(shù)

    由于信道故障和嚴(yán)重的信號損耗都將引起網(wǎng)絡(luò)擁塞或大量業(yè)務(wù)流量的丟失。因此，建立快速檢測和恢復(fù)策略，實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)態(tài)勢的實時監(jiān)控，并對惡意入侵和光學(xué)參數(shù)的內(nèi)在衰減事件進(jìn)行快速響應(yīng)，對未來光纖網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行和安全保障將起十分重要的作用。

    各種人為和自然因素f包括信道衰減、故障或被攻擊等)對光纖信號的影響，包括衰減、串?dāng)_、色散和損耗、相位漂移、抖動等，這些影響的直接結(jié)果是導(dǎo)致BER、SNR、噪聲因子、信號能量水平、帶寬擴(kuò)展等性能變化，并且表現(xiàn)出一定的可以分辨的特點(diǎn)。

    一般情況下，由信道衰減引起的信號功率波動和BER變化等是一個漸變的溫和的過程；故障將突然導(dǎo)致通信中斷等突發(fā)情況；安裝竊聽裝置的過程中將引入突發(fā)誤碼和突發(fā)功率波動， 當(dāng)竊聽裝置部署完畢后誤碼和功率波動將在一個新的水平上溫和變化。這些特性是光纖竊聽檢測的基礎(chǔ)，下面對目前常用的檢測儀器和檢測方法進(jìn)行介紹。

    (1)光測試儀

    光測試儀是一種應(yīng)用廣泛的測量光信號衰減或損耗的儀器。它包含一個可以產(chǎn)生各種波長的高精度光信號的光源、一個可控的高分辨率的光功率計，通過比較發(fā)出和接收到的光信號功率值可以得到特定光纖信道的光損耗。光測試儀記錄特定光纖的歷史損耗數(shù)據(jù)，通過比較當(dāng)前信號的損耗情況與相應(yīng)歷史數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)一些可能與主動入侵相關(guān)的行為。光測試儀比較適宜于檢測一些簡單的并且會導(dǎo)致較大信號損耗的竊聽行為。

    (2)光時域反射儀(OTDR)

    OTDR的原理是通過精確地發(fā)射各種波長的有規(guī)律的光脈沖并測量反射光信號返回的時間和反射光信號的強(qiáng)度來分析光纖信道情況。通過跟蹤反射光信號的時間和強(qiáng)度，OTDR能夠確定光環(huán)路的完整路徑。另外，OTDR還可以識別光纖斷路的距離。通過測試和保存OTDR的參數(shù)，終端用戶可以監(jiān)控光路的變化并識別任何可能的光路入侵。由于OTDR(包括偏振OTDR)能夠識別不連續(xù)的損耗，可以檢測雙折射、壓力和其他由竊聽引起的光信號變形等，因此，具有檢測光纖斷裂、彎曲、異常損耗和各種竊聽等異常情況的能力。通常情況下，對光纜保護(hù)層進(jìn)行切割必然會使光纖應(yīng)力發(fā)生改變或產(chǎn)生微彎等效應(yīng)，因此，通過對光纖受到的微擾進(jìn)行監(jiān)測或?qū)饫w傳輸鏈路的損耗進(jìn)行監(jiān)測，可以檢測一些竊聽行為。

    OTDR測試反射事件，反射事件表現(xiàn)為在OTDR探測曲線上存在反射的非連續(xù)的突然增強(qiáng)，它對應(yīng)于光纖發(fā)生變化的地點(diǎn)。但是，任何OTDR探測曲線都存在事件盲區(qū)，在事件盲區(qū)內(nèi)不能確定事件的確切位置。對于光信號泄漏這樣的非反射事件，OTDR探測到的只是連續(xù)的損耗，沒有明顯的不連續(xù)探測信號的突變，事件的盲區(qū)比較大。因此，OTDR檢測也存在一定的局限性。

    目前廣泛采用的方法是通過分析信道BER和功率波動特點(diǎn)識別信道是否被攻擊，這種方法需要對BER和功率波動進(jìn)行持續(xù)的跟蹤和統(tǒng)計，因此實時性不太高。為了提高檢測的實時性和有效性，通常需要綜合部署多種檢測和應(yīng)對策略， 比如綜合利用分布式光纖光柵傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通過實時監(jiān)測光纖保護(hù)層的壓力、溫度、完好性等指標(biāo)的變化達(dá)到實時有效監(jiān)測的目的。

3 能夠防御光纖竊聽的新技術(shù)

    光纖可以被竊聽，針對光纖通信的竊聽事件也時有發(fā)生，一個實際問題就是如何從技術(shù)上防止光纖被竊聽而造成的敏感信息泄露。目前， 比較實用的光纖信號保護(hù)手段主要有無規(guī)律載波光纖通信技術(shù)、基于混沌保密的光纖通信方式和光纖信道加密技術(shù)等。使用這些技術(shù)，可以在一定程度上增強(qiáng)光纖信號的保密性，這種信息保護(hù)方式對于業(yè)余竊聽愛好者來說可能是一籌莫展，但是它對具有超強(qiáng)計算和分析能力的專業(yè)竊聽機(jī)構(gòu)并不能提供完全的保密性。根據(jù)量子力學(xué)基本原理，未知量子態(tài)測不準(zhǔn)并且不能精確克隆，竊聽將不能得到確定的有效信息，并且任何針對量子信號的竊聽都將不可避免地留下可檢測的痕跡。

    基于量子信號的這種特性，人們已成功發(fā)展了一個新型的保密通信技術(shù)， 即量子密鑰協(xié)商(QKD) 。QKD的基本思想是：首先進(jìn)行量子數(shù)據(jù)傳輸；然后檢測量子傳輸過程是否被竊聽，如果被竊聽就放棄已傳輸?shù)牧孔訑?shù)據(jù)，否則根據(jù)量子編碼特點(diǎn)從該量子數(shù)據(jù)中提取少量的安全的共享數(shù)據(jù)作為密鑰。但是在目前的技術(shù)水平下，QKD的通信速率、距離以及與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的兼容性等還存在一定的局限性，因此還很難廣泛投入使用。

    實際上，由于竊聽量子信號將不可避免地引入一定的不可消除的突發(fā)量子誤碼和量子數(shù)據(jù)丟失，這為設(shè)計基于量子特性的量子竊聽檢測系統(tǒng)提供了良好的條件。又由于竊聽檢測系統(tǒng)對通信速率和組網(wǎng)無特殊的依賴性， 因此，量子竊聽檢測技術(shù)將為光纖竊聽檢測提供新型的解決方案。

4 結(jié)語

    隨著光纖通信技術(shù)的快速發(fā)展，在光纖傳輸數(shù)據(jù)能力變得越來越強(qiáng)的同時，針對光纖信號的竊聽技術(shù)也日趨成熟，光纖通信的所謂“天然”保密性已不再有效。因此，積極研究能夠防范針對光纖信道的各種竊聽的新型監(jiān)測技術(shù)(特別是量子竊聽檢測技術(shù))對國家重要領(lǐng)域內(nèi)的光纖通信保密具有重要的實際意義。