光傳送網(wǎng)絡(luò)中的時隙加密的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開與光傳送網(wǎng)絡(luò)幀的加密有關(guān)。
【背景技術(shù)】
[0002]國際電信聯(lián)盟電信標(biāo)準(zhǔn)化部門(ITU-T)已經(jīng)開發(fā)了一系列用于波分多路復(fù)用(WDM)網(wǎng)絡(luò)的光傳送網(wǎng)絡(luò)(OTN)標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)覆蓋了通過光纖通道傳送/接收數(shù)據(jù)的物理層、信號速率、格式和設(shè)備需求。本申請中所用的OTN是依據(jù)用于WDM信號的ITU-T建議G.709標(biāo)準(zhǔn)而實現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)。
[0003]一般而言，OTN為由通過光纖通道連接的多個節(jié)點組成的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。OTN提供密集波分多路復(fù)用(DWDM)鏈路，這些鏈路允許高光通道和信號的數(shù)據(jù)速率、多路復(fù)用、切換管理、監(jiān)控，以及生存能力。考慮到其高數(shù)據(jù)速率，OTN非常適用于要求跨遠(yuǎn)距離進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用。
【附圖說明】
[0004]圖1根據(jù)這里所提及的技術(shù)的示例OTN線卡的框圖，經(jīng)加密和認(rèn)證的數(shù)據(jù)是從該OTN線卡發(fā)送的。
[0005]圖2為用于加密/認(rèn)證OTN幀以通過OTN進(jìn)行傳輸?shù)姆椒ǖ牧鞒虉D。
[0006]圖3A和圖3B為示出了在示例性加密/認(rèn)證操作之前和之后的OTN幀的示意圖。
[0007]圖4為示出了向經(jīng)加密的OTN幀添加頭部/尾部信息的示意圖。
[0008]圖5為示意性地示出了將頭部和尾部映射入被加密的OTN幀的框圖。
[0009]圖6為具有八十(80)個時隙的OTN凈負(fù)荷的示意圖。
[0010]圖7為被配置為執(zhí)行這里所呈現(xiàn)的時隙加密技術(shù)的裝置的框圖。
[0011]圖8為用于加密/認(rèn)證OTN幀以通過OTN進(jìn)行傳輸?shù)姆椒ǖ母邔哟瘟鞒虉D。
【具體實施方式】
[0012]臟
[0013]光傳送網(wǎng)絡(luò)(OTN)幀包含被分為多個時隙的光通道凈負(fù)荷單元。該OTN幀在發(fā)送器處被接收，并且這些時隙被分組為時隙塊。兩個或多個時隙塊被選擇以進(jìn)行加密，并且被并行地加密/認(rèn)證以生成經(jīng)加密的OTN幀，其中僅某些時隙塊被加密。
[0014]示例實施例
[0015]一般地，OTN包含布設(shè)于廣闊的地理區(qū)域的多個光纖。有時，所述光纖被布設(shè)在難于提供對光纖的安全訪問的區(qū)域(例如，不友好的或敵對的地區(qū)/國家)中?？紤]到OTN覆蓋的廣闊的地理區(qū)域以及光纖被布設(shè)于潛在的不友好的地區(qū)，OTN可能會遭受竊聽、劫持或其他安全威脅。這樣一來，運(yùn)營商可通過向(尤其是針對敏感應(yīng)用(例如，數(shù)據(jù)中心的長途連接，云計算，金融或軍事網(wǎng)絡(luò)等)的)所傳輸?shù)牧髁刻砑影踩胧﹣肀Ｗo(hù)OTN凈負(fù)荷。
[0016]已經(jīng)發(fā)布了多個OTN標(biāo)準(zhǔn)，這些OTN標(biāo)準(zhǔn)被稱作0TU1、0TU2、0TU2e、0TU3、0TU3e2和0TU4。OTUl的線路速率近似為每秒2.66千兆比特(Gbps)，0TU2的線路速率近似為10.70Gbps，0TU2e的線路速率近似為11.09Gbps，0TU3的線路速率近似為43.0lGbps,0TU3e2的線路速率近似為44.58Gbps，0TU4的線路速率近似為112Gbps。光傳送迅速向10Gbps實現(xiàn)方式發(fā)展，10Gbps實現(xiàn)方式在接下來的幾年中可能被廣泛布設(shè)，并且已經(jīng)宣布了 400Gbps和每秒I兆兆比特(Tbps)傳送的解決方案。這樣一來，有期望發(fā)布支持這些和其他線路速率和信號速度的進(jìn)一步的OTN標(biāo)準(zhǔn)。
[0017]某些加密和認(rèn)證算法可以在當(dāng)前線路速率近似為1Gbps的硅技術(shù)中實現(xiàn)，但難于在更高的線路速率下實現(xiàn)。此外，在當(dāng)前硅技術(shù)為1Gbps或以上的情況下，需要復(fù)雜計算的更高安全等級的算法一般不實用。這樣一來，OTN的高線路速率對使用當(dāng)前硅技術(shù)的數(shù)據(jù)安全和認(rèn)證提出了挑戰(zhàn)。
[0018]這里所提及的技術(shù)將光傳送的高速與加密相結(jié)合。這里所呈現(xiàn)的OTN加密技術(shù)利用并行加密處理對OTN凈負(fù)荷的選定部分進(jìn)行加密，從而限制了加密引擎的復(fù)雜度，并且允許所述實現(xiàn)方式擴(kuò)展為支持更高的比特速率。為便于說明，將參考0TU4來描述這里所呈現(xiàn)的OTN加密技術(shù)。應(yīng)當(dāng)注意的是，這里所提及的技術(shù)可以結(jié)合其他OTN標(biāo)準(zhǔn)來實現(xiàn)，或者可以針對利用支持更高的線路速率和信號速度的任何未來標(biāo)準(zhǔn)的實現(xiàn)方式進(jìn)行擴(kuò)展。
[0019]在ITU-R建議G.709中定義的OTN幀結(jié)構(gòu)包括四⑷個區(qū)域，即:⑴光通道凈負(fù)荷單元(OPU)，(2)光通道數(shù)據(jù)單元(ODU)，(3)光通道傳送單元(OTU)，和(4)用于前向糾錯(FEC)代碼的區(qū)域。OPU為凈負(fù)荷被映射的區(qū)域，ODU包含具有額外開銷字節(jié)的0PU，并且OUT包含幀、尾部蹤跡標(biāo)識符(TTI)、8比特交錯奇偶校驗(BIP-8)代碼、以及通用通信通道(GCC)字節(jié)。
[0020]根據(jù)ITU-T建議G.709，OTN幀的OPU凈負(fù)荷被劃分為各自具有固定寬度的多個支路空隙(時隙)。例如，0PU4凈負(fù)荷(依據(jù)0TU4的幀的凈負(fù)荷)被分為八十(80)個1.25G的時隙(編號為I至80)。這八十個0PU41.25G時隙為在0PU4凈負(fù)荷區(qū)域中交錯的字節(jié)，并且這八十個0PU4支路空隙開銷(TSOHs)為在的0PU4開銷(OH)區(qū)域中交錯的幀。1.25G支路空隙的TSOH每隔八十個幀可用。這里所呈現(xiàn)的OTN加密技術(shù)僅加密/認(rèn)證OTN幀內(nèi)被選定的時隙或群組/塊。由于這個原因，這里所呈現(xiàn)的OTN加密技術(shù)可用于100G(0TU4/0DU4/0PU4)，以及用于較低級(0TU3，0TU2)或較高級的OTN容器。
[0021]圖1為在參考編號5示出的示例OTN的框圖，OTN線卡10根據(jù)這里所提及的技術(shù)通過該示例OTN發(fā)送/接收經(jīng)加密/被認(rèn)證的數(shù)據(jù)。圖1中的OTN線卡10包括耦合到源客戶端15的發(fā)送設(shè)備(發(fā)送器)20，和耦合到目的地客戶端35的接收設(shè)備(接收器)30。發(fā)送器20和接收器30與一個或多個光纖25相連接。
[0022]發(fā)送器20包括客戶端協(xié)議模塊40、OTN或OPU映射模塊45、加密和認(rèn)證模塊50、FEC編碼器模塊55、和OTN擾碼器57。加密和認(rèn)證模塊50包括多個加密/認(rèn)證引擎60 (I) -60 (N)。接收器30包括OTN解擾器63、FEC解碼器模塊65、解密和認(rèn)證模塊70、OTN或OPU解映射模塊75、和客戶端協(xié)議模塊80。解密和認(rèn)證模塊70包括多個解密/認(rèn)證引擎 90 (I)-90 (N) ο
[0023]源客戶端15向發(fā)送器20的客戶端協(xié)議模塊40提供數(shù)據(jù)?？蛻舳藚f(xié)議模塊40終止客戶端協(xié)議，并執(zhí)行性能監(jiān)控操作。如上面所提及的，根據(jù)最新OTN標(biāo)準(zhǔn)(例如，最新的ITU-T建議G.709)，0PU4凈負(fù)荷被分為80個1.25G的時隙。這樣一來，在OTN映射模塊45，來自于被終止的客戶端信號的數(shù)據(jù)被映射到OPU凈負(fù)荷時隙中。
[0024]更具體地，在一個示例中，0PU4凈負(fù)荷包括針對客戶端數(shù)據(jù)的4 (行)X 3800 (列)字節(jié)和帶有固定信息的4X8字節(jié)。在0PU4幀的第I行中，前80個字節(jié)將被標(biāo)注為1，接下來的80個字節(jié)將被標(biāo)注為2等。在屬性映射過程(GMP)數(shù)據(jù)/填充控制機(jī)制下，客戶端信號的六百四十個連續(xù)比特的分組被映射到0PU4凈負(fù)荷區(qū)域的80個連續(xù)字節(jié)的分組中。0PU4凈負(fù)荷區(qū)域中的每一 80字節(jié)的分組中，可以攜帶640個客戶端比特或攜帶640個填充比特。3817至3824字節(jié)為具有固定填充的填充字節(jié)。這些填充字節(jié)可以被設(shè)置為O。
[0025]被映射的OPU被提供給加密和認(rèn)證模塊50。根據(jù)這里所提及的加密技術(shù)，加密和認(rèn)證模塊50被配置為僅向OTN凈負(fù)荷的選定時隙(時隙組)應(yīng)用加密/認(rèn)證操作，因此限定了發(fā)送器20的計算負(fù)載。在這些示例中，多個加密/認(rèn)證引擎60 (I)-60 (N)被配置為并行地加密或認(rèn)證OPU凈負(fù)荷的不同時隙。下面提供了這些并行的加密/認(rèn)證操作的進(jìn)一步細(xì)節(jié)。
[0026]FEC解碼器模塊55為OPU生成FEC代碼。例如，F(xiàn)EC代碼為通過凈負(fù)荷(OPU)的列計算得出的Reed-Solomon代碼。FEC代碼允許檢測和更正傳輸過程中因為信號減損而導(dǎo)致的比特錯誤。OTN擾碼器57利用經(jīng)加密的OPU和FEC代碼生成被通過一個或多個光纖25發(fā)送的分組100。
[0027]如圖1中所示，接收器30還可以接收分組101。在這樣的示例中，OTN解擾器63解構(gòu)分組101以獲得FEC代碼和經(jīng)加密的0PU。經(jīng)解構(gòu)的信息被提供給FEC解碼器模塊65以進(jìn)行FEC更正。然后，經(jīng)加密的OPU被提供給解密和認(rèn)證模塊70。
[0028]與加密和認(rèn)證模塊50類似，解密和認(rèn)證模塊70包括多個解密/認(rèn)證引擎90 (I)-90 (N)，其中每個并行地執(zhí)行對OPU凈負(fù)荷的時隙中的一個或分組/塊的解密和認(rèn)證。
[0029]經(jīng)加密的OPU被提供給OTN解映射模塊75，OTN解映射模塊75執(zhí)行對OPU的解析、執(zhí)行性能監(jiān)控操作、并向客戶端協(xié)議模塊80提供從經(jīng)解密的OPU提取的數(shù)據(jù)。客戶端協(xié)議模塊80將數(shù)據(jù)重組裝成用于傳遞到目的地客戶端35的格式。
[0030]圖2為示出了根據(jù)這里提及的示例的由發(fā)送器執(zhí)行以對數(shù)據(jù)進(jìn)行加密以通過OTN傳輸?shù)姆椒?20的流程圖。為便于說明，將參考圖1中發(fā)送器20的元件和參考圖3A、3B和4來描述方法120。圖3A和3B為示出了加密/認(rèn)證操作之前和之后的OTU分組的示意圖。圖4為示出了頭部/尾部信息到OTU分組的映射的示意圖。
[0031]方法120起始于125，其中0TU4幀被加密和認(rèn)證模塊50接收。圖3A和3B示出了 0TU4幀200的示例。0TU4幀200在ITU-T標(biāo)準(zhǔn)G.709中被定義為包括OPU凈負(fù)荷205、OPU開銷(OH)字節(jié)210、OTU和ODU OH字節(jié)215、OTU FEC代碼220、和三十二 (32)個填充字節(jié)222。OPU凈負(fù)荷205被分為