[發(fā)明專利]量子保密通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的交換節(jié)點裝置以及包括該裝置的通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811344572.6
• 申請日: 2018-11-12
• 公開（公告）號: CN109257274A
• 公開（公告）日: 2019-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 謝四江;馮雁;閻亞龍;童新海;戚巍;馮剛;周旭華;徐莉偉
• 申請（專利權(quán)）人: 中共中央辦公廳電子科技學(xué)院;國科量子通信網(wǎng)絡(luò)有限公司
• 主分類號: H04L12/709
• 分類號: H04L12/709;H04L12/703;H04L12/733;H04L12/741;H04L12/751;H04L9/08
• 代理公司: 北京漢鼎理利專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11618
• 代理人: 潘滿根;李振

本發(fā)明提供一種量子保密通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的交換節(jié)點裝置以及包括該裝置的通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。本發(fā)明的量子保密通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的交換節(jié)點裝置，使得所述量子保密通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的交換節(jié)點與接入節(jié)點、中繼節(jié)點分別都使用經(jīng)典信道及量子信道相連，各個節(jié)點間量子密鑰分發(fā)的經(jīng)典信道采用無IP方式進(jìn)行通信。本發(fā)明的交換節(jié)點裝置使得交換節(jié)點內(nèi)各邏輯鏈路之間的隔離從而降低相互之間的影響，分布式路由有效避免單點故障問題和傳輸路徑動態(tài)計算提升網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于量子通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及量子保密通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的交換節(jié)點裝置以及包括該裝置的量子保密通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

1.量子密鑰分發(fā)

量子密鑰分發(fā)利用了量子的不可克隆原理和量子不可分割的基本特性，采用單光子進(jìn)行隨機數(shù)的傳遞。按照BB84協(xié)議，每一個光子隨機選擇調(diào)制的基矢，接收端也采用隨機的基矢進(jìn)行監(jiān)測。當(dāng)發(fā)送與接收端選擇的基矢一致時，接收受到的信號被認(rèn)為是有效的而被記錄；如果選擇的基矢不一致，則數(shù)據(jù)被丟棄。這樣就可以保證發(fā)送與接收方獲得了一致的隨機數(shù)序列(即量子密鑰)。量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)需要量子信道和經(jīng)典信道兩個獨立信道，地面通信網(wǎng)以光纖承載。

2.量子保密通信

量子通信廣義的講就是將量子態(tài)從一個地方傳輸?shù)搅硪粋€地方，包含量子隱形傳態(tài)、量子糾纏交換及量子密鑰分發(fā)。目前商用的量子保密通信主要指基于量子密鑰分發(fā)(Quantum Key Distribution，QKD)的保密通信。

已經(jīng)發(fā)展成熟的點對點量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)無法滿足實際應(yīng)用，并且用戶需求正在逐步擴大。為了滿足多用戶安全通信的需求，與之配套的量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)正逐漸朝著多用戶、長距離和網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。從光纖量子密鑰分發(fā)的發(fā)展趨勢來看，基于光纖的城際量子通信技術(shù)正在走向?qū)嵱没彤a(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

3.已有方式

已有的組網(wǎng)方式中，普遍使用了集中式路由計算服務(wù)，如圖1所示。在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)方面，全網(wǎng)強連通，路由計算集中化。集中路由計算服務(wù)通過IP網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點相連。

工作機制方面，分為以下幾個步驟：

1)各個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點收集自身的狀態(tài)信息，包括節(jié)點標(biāo)識、鏈路通信狀態(tài)、量子密鑰存量、量子密鑰生成速率；

2)各個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點定期將狀態(tài)信息上報給集中路由計算服務(wù)；

3)集中路由計算服務(wù)結(jié)合網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜凸?jié)點狀態(tài)信息，綜合計算形成全網(wǎng)的路由表，并下發(fā)至各個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點；

4)各個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點更新其路由表，并按新的路由表計算傳輸路徑。

數(shù)據(jù)傳輸方面，采用預(yù)先選定路徑的方式。根據(jù)任務(wù)調(diào)度，為了在兩個接入點之間生成共享密鑰，接入點根據(jù)當(dāng)前的全網(wǎng)路由表選定其到目的地的整條路徑，然后按該路徑進(jìn)行傳輸。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的問題：

1.集中式路由導(dǎo)致的單點故障問題

當(dāng)集中路由計算服務(wù)因故與某些節(jié)點失去聯(lián)系，無法收集與這些節(jié)點相關(guān)的狀態(tài)信息，從而導(dǎo)致生成的全網(wǎng)路由表信息缺失或不準(zhǔn)確，也無法將全網(wǎng)路由表下發(fā)給這些節(jié)點。

2.網(wǎng)絡(luò)動態(tài)變化時的適應(yīng)性問題

由于已有的組網(wǎng)方式在業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸之前選定傳輸路徑，因而當(dāng)某些節(jié)點發(fā)生變化時，無法及時修正傳輸路徑，而導(dǎo)致傳輸失敗。

為了克服上述問題，本發(fā)明提供一種量子保密通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的交換節(jié)點裝置，所述交換節(jié)點裝置使得所述量子保密通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的交換節(jié)點與接入節(jié)點、中繼節(jié)點分別都使用經(jīng)典信道及量子信道相連，各個節(jié)點間量子密鑰分發(fā)的經(jīng)典信道采用無IP方式進(jìn)行通信。

在一種實施方式中，所述交換節(jié)點裝置是集成化的。