[發(fā)明專利]基于量子密鑰分發(fā)的縱差保護(hù)加密通信系統(tǒng)及控制方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711280014.3
• 申請(qǐng)日: 2017-12-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108123798A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 葉志遠(yuǎn);秦浩;夏同飛;王晉雄;曹燦;蒲強(qiáng);林超;高德荃;王文清;王彥波;黃紅兵;毛秀偉;江櫻;龔小剛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 安徽繼遠(yuǎn)軟件有限公司;國(guó)家電網(wǎng)公司;國(guó)網(wǎng)電力信息通信有限公司;國(guó)網(wǎng)北京市電力公司;國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司信息通信分公司
• 主分類號(hào): H04L9/08
• 分類號(hào): H04L9/08;H04L29/06;H04B10/85
• 代理公司: 合肥天明專利事務(wù)所(普通合伙) 34115
• 代理人: 金凱

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于量子密鑰分發(fā)的縱差保護(hù)加密通信系統(tǒng)及控制方法，屬于量子通信技術(shù)領(lǐng)域，包括量子密鑰分發(fā)子系統(tǒng)、電控光邏輯運(yùn)算元件、電光轉(zhuǎn)換模塊、光電轉(zhuǎn)換模塊、縱差保護(hù)設(shè)備信息的發(fā)送端及接收端；縱差保護(hù)設(shè)備信息的發(fā)送端通過(guò)第一電控光邏輯運(yùn)算元件與電光轉(zhuǎn)換模塊連接，縱差保護(hù)設(shè)備信息的接收端通過(guò)第二電控光邏輯運(yùn)算元件與光電轉(zhuǎn)換模塊連接，電光轉(zhuǎn)換模塊的輸出端通過(guò)光纖信道與光電轉(zhuǎn)換模塊連接；第一電控光邏輯運(yùn)算元件和第二電控光邏輯運(yùn)算元件通過(guò)量子密鑰分發(fā)子系統(tǒng)連接。使得通信信息無(wú)法被攻擊者竊聽(tīng)和仿造，從而使電網(wǎng)運(yùn)行的安全性得到進(jìn)一步提高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及量子通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于量子密鑰分發(fā)的縱差保護(hù)加密通信系統(tǒng)及控制方法。

背景技術(shù)

電網(wǎng)的保護(hù)種類繁多，技術(shù)各異，可根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)分成多種保護(hù)類型。但是電網(wǎng)中大多數(shù)保護(hù)方式均由各保護(hù)設(shè)備獨(dú)立完成，無(wú)交互通信需求。只有差動(dòng)保護(hù)因其原理是對(duì)兩個(gè)以上繼電器源來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯判斷，所以有交互通信需求。而橫差保護(hù)以及主變縱差保護(hù)的通信范圍均在站內(nèi)，只有線路縱差保護(hù)存在站與站間通信，但線路光纖縱差保護(hù)設(shè)備間的通信信息并沒(méi)有任何加密措施，因此信息容易被竊聽(tīng)和仿造。

量子加密通信作為目前最安全的加密通信方式，其應(yīng)用體系主要與IPSec VPN技術(shù)相配合，針對(duì)IP數(shù)據(jù)包進(jìn)行加解密，對(duì)于非IP數(shù)據(jù)目前尚無(wú)有效的技術(shù)方案。而線路縱差保護(hù)設(shè)備間并不是通過(guò)IP包方式進(jìn)行通信，因此要在縱差保護(hù)設(shè)備間的通信中使用量子密鑰進(jìn)行加密，就需要針對(duì)線路縱差保護(hù)的特點(diǎn)設(shè)計(jì)一種新的加密通信系統(tǒng)。

目前電網(wǎng)中縱差保護(hù)設(shè)備間的三種通信方式如圖1所示，圖1中的E1數(shù)字電信號(hào)在電光轉(zhuǎn)換模塊上轉(zhuǎn)為光信號(hào)，與對(duì)端設(shè)備的光電轉(zhuǎn)換模塊直連，時(shí)延要求5 ms，稱為光纖縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)，簡(jiǎn)稱光纖縱差保護(hù)，是線路保護(hù)中最主流最可靠的實(shí)現(xiàn)方式。圖1中的E1數(shù)字電信號(hào)直連SDH設(shè)備E1接口，通過(guò)SDH與對(duì)端SDH相連，再轉(zhuǎn)為E1接口連接縱差設(shè)備，時(shí)延要求為15 ms。圖1中的64K模擬電信號(hào)通過(guò)PCM轉(zhuǎn)為E1接口，再連入SDH，通過(guò)SDH與對(duì)端相連，時(shí)延要求為15 ms。

但是，目前電網(wǎng)的縱差保護(hù)設(shè)備間三種通信方式存在的缺陷在于：一是，信息都是通過(guò)光纖信道來(lái)傳輸，通信信息沒(méi)有任何加密措施，數(shù)據(jù)碼率低且規(guī)律性強(qiáng)，被竊聽(tīng)和仿造較為容易。二是，采用中間人攻擊，可造成線路跳閘，造成電網(wǎng)運(yùn)行事故，危及電網(wǎng)安全。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于量子密鑰分發(fā)的縱差保護(hù)加密通信系統(tǒng)及控制方法，以提高電網(wǎng)運(yùn)行的安全性。

為實(shí)現(xiàn)以上目的，第一方面，本發(fā)明提供一種基于量子密鑰分發(fā)的縱差保護(hù)加密通信系統(tǒng)，包括：

量子密鑰分發(fā)子系統(tǒng)、電控光邏輯運(yùn)算元件、電光轉(zhuǎn)換模塊、光電轉(zhuǎn)換模塊、縱差保護(hù)設(shè)備信息的發(fā)送端及接收端；

縱差保護(hù)設(shè)備信息的發(fā)送端通過(guò)第一電控光邏輯運(yùn)算元件與電光轉(zhuǎn)換模塊連接，縱差保護(hù)設(shè)備信息的接收端通過(guò)第二電控光邏輯運(yùn)算元件與光電轉(zhuǎn)換模塊連接，電光轉(zhuǎn)換模塊的輸出端通過(guò)光纖信道與光電轉(zhuǎn)換模塊連接；

第一電控光邏輯運(yùn)算元件和第二電控光邏輯運(yùn)算元件通過(guò)量子密鑰分發(fā)子系統(tǒng)連接。

其中，量子密鑰分發(fā)子系統(tǒng)包括：第一密鑰管理模塊、第二密鑰管理模塊、第一QKD設(shè)備以及第二QKD設(shè)備；

第一密鑰管理模塊的接收端與第一QKD設(shè)備的輸出端連接、輸出端與第一電控光邏輯運(yùn)算元件連接；

第二密鑰管理模塊的接收端與第二QKD設(shè)備的輸出端連接、輸出端與第二電控光邏輯運(yùn)算元件連接；

第一QKD設(shè)備與第二QKD設(shè)備連接。

第二方面，本發(fā)明提供一種基于量子密鑰分發(fā)的縱差保護(hù)加密通信系統(tǒng)的控制方法，包括：