当今世界，信息已成为至关重要的战略资源。日益增长的带宽需求对现有的光网络带来挑战，保障网络安全成为保障国家安全的重要任务。正交频分复用无源光网络(OFDM-PON)因其频谱利用率高、抗色散能力强、资源分配灵活和实现成本低等优势，成为下一代光接入网的优势候选之一。然而，无源光网络的点对多点拓扑结构和下行信号的广播通信方式，使得接入网物理层面临被入侵、窃听和冒充等多种安全威胁。在物理层实施高灵活性、低代价的安全防护措施能够实现对网络信息的全方位保障。研究OFDM-PON物理层安全防护技术，对于推动网络跨层安全机制的协同，实现大容量的安全光接入网系统具有重要意义。论文主要研究成果如下：
　　(1)针对算法安全性与计算复杂度相互制约的问题，提出了基于上下行明文互扰机制的定点数字混沌加密算法。在低精度定点算法约束下，有效改善了数字混沌系统的动力学特性退化效应。设计了对混沌序列进行动态非线性变换的魔方算法，扩大了密钥空间。在计算精度为14比特的定点算法下实现了密钥空间为256×(256!)256≈~10129791的OFDM-PON物理层数据防护机制。
　　(2)针对密钥分发的安全性和信道资源开销问题，提出了基于OFDM混沌导频信号冗余的密钥隐匿分发技术。在不增加额外开销、不影响传输性能的前提下，利用所构造的混沌导频信息的冗余性实现了密钥的安全隐匿传输。实验验证了速率为28.4Mb/s的密钥分发与速率为7.64Gb/s的16-QAMOFDM数据安全传输协同防护机制。
　　(3)针对传统身份认证协议复杂的问题，提出了基于小波变换和卷积神经网络的硬件指纹识别身份认证技术。将ONU设备容差对传输信号的影响作为硬件指纹，将OFDM导频信号作为指纹载体，在OLT端实现对ONU硬件身份认证；实验验证合法ONU的身份识别准确率可达97.41%，非法ONU的识别准确率可达100%，能够抵御物理层非授权接入、身份欺骗攻击等安全威胁。