admin 在GPON系统下行过程中，从OLT到ONU的传输是以广播的方式进行传送的，用户从某种意义上说可以接收到局端发送给所有用户的消息，存在恶意用户根据接收到的信息，冒充其他用户窃听、盗取他人信息的可能性。因此下行数据的发送不安全，需要通过对发送数据的加密来保障其信息安全。
一、加密算法
1、 AES加密算法
AES加密算法是美国国家标准技术研究所NIST旨在取代DES的新一代的私钥加密标准。尽管人们对AES 还有不同的看法，但总体来说，AES作为新一代的数据加密标准汇聚了强安全性、高性能、高效率、易用和灵活等优点。AES 设计有三个密钥长度：128，192 ，256 比特，相对而言， AES 的128 比特密钥比DES的56比特密钥强10倍。GPON加密所采用的是AES加密算法的计数器模式，密钥长度128bit。
2、NTRU加密算法
NTRU(Number Theory Research Unit)加密算法是一种新的公钥密码体制，它是在1996年提出的。由于该加密算法只使用了简单的模乘法和模求逆运算，因而它具有密钥产生容易，加、解密速度快，低需求等特点。NTRU已被接受为IEEE P1363标准，被标准化在文档Working Group for Standards in Public Key Cryptography中。
就目前来说，NTRU的安全性和目前最有影响的RSA算法、椭圆曲线加密体制ECC等加密算法是一样安全的。在相同安全级的前提下，NTRU加密算法的速度要比其它公开密钥体制的算法快的多，用Tumbler(tm)软件工具包执行NTRU时的速度比RSA快100多倍。用NTRU加密算法产生密钥的速度也很快，NTRU密钥的bit数也较小。NTRU加密算法的优点意味着可以降低对带宽、处理器、存储器的性能要求，这也扩大了NTRU公开密钥体制的应用范围。
（1）密钥
要生成NTRU的公、私密钥，进行以下几步：
a、随机地从集合Rf中选择一个多项式f，使f在环R中模p模q的逆多项式存在，记为Fp和Fq，即f _Fq=1(mod q)，f _Fp=1(mod p)。f和Fp称为私钥。
b、随机地从集合Rg中选择一个多项式g，并计算 h=pFq g(mod q)，h称为公钥。为了安全，g和Fq 也要保密。
（2）加密过程
a、令m为集合Rm中的待加密的明文，随机地从集合Rr中选择一个小多项式r．通常被用来置乱密文，所以，NTRU是一种概率密码方法。
b、加密密文为：e=r ×h+m(mod q)。
（3） 解密过程
a、用私钥f，计算：a=f×e(mod q)。
b、将多项式 a的系数作模q处理，并调整于(-q/2，q/2)区间之内。
c、用私钥Fp，计算d=Fp× a(mod p)，所得的结果d是解密的明文。
二、GPON系统加密及实现
GPON系统为避免G.983.1中的安全性问题(密钥过短，很容易被破解)，选择高级加密标准AES作为下行信元的加密算法，其密钥由ONU产生，随上行信元送到OLT，OLT根据收到的密钥对下行信元加密，这样下行信元以密文的形式被送到 ONU。从前面的讨论我们知道采用AES可以极大地提高系统的安全性。但其在上行方向类似 G.983.1，信元包括密钥以明文传送到OLT，这同样存在前文提到的安全性问题，尤其是AES密钥极易被获取，因此GPON系统需要改进的安全机制以提高其安全性。
基于以上考虑，为解决GPON系统的信元安全性问题，提出改进方案，设计了一个基于AES的数据文件加密方案，如图所示：
（1）该方案的基本原理
利用AES在传输汇聚层对上行信元净负荷部分加密，为避免恶意用户获取在上行信元PLOAM中传送的密钥，利用NTRU算法对密钥进行加密。具体是，ONU以一个随机生成密钥用AES算法对上行信元加密，再由OLT产生一个专用密钥和对应的公共密钥，其中公共密钥沿下行方向传送到ONU，该ONU利用NTRU公共密钥对AES密钥加密，然后将加密后的密钥和密文信息沿上行方向发送到OLT。只有用NTRU的专用密钥解密才能得到正确的AES密钥，而专用密钥只有OLT知道。这样即使上行信元被窃听也无法正确破解，保证了系统的安全性。
在GPON系统中利用非对称加密算法(NTRU)对AES密钥进行加密处理是否可行，密钥长度为128位。GPON系统上行帧长为125μs，密钥位于上行帧的PLOAM中，由于PLOAM的长度有限(有8个字节用于密钥传送)，AES密钥需要分成两部分传送，而每个部分需要传送三次(为满足系统的冗余性要求)，因此完整传送一个密钥需要6帧。考虑在极端情况下系统要求加密／解密的吞吐量为171kbit／s。
根据NTRU的试验数据，其加密／解密吞吐量完全满足GPON系统对加密／解密吞吐量的要求。因此认为在GPON系统中利用NTRU加密算法对AES密钥进行加密处理是完全可行的。
小知识之GPON
GPON(Gigabit-Capable PON) 技术是基于ITU-TG.984.x标准的最新一代宽带无源光综合接入标准，具有高带宽，高效率，大覆盖范围，用户接口丰富等众多优点，被大多数运营商视为实现接入网业务宽带化，综合化改造的理想技术。
