[實(shí)用新型]一種基于量子密鑰分發(fā)技術(shù)的量子保密通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201821856405.5
• 申請(qǐng)日: 2018-11-12
• 公開（公告）號(hào): CN208986950U
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 閻亞龍;謝四江;童新海;馮剛;戚巍;周旭華;馮雁;徐莉偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中共中央辦公廳電子科技學(xué)院;國(guó)科量子通信網(wǎng)絡(luò)有限公司
• 主分類號(hào): H04L9/08
• 分類號(hào): H04L9/08;H04L29/06
• 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

本實(shí)用新型公開一種基于量子密鑰分發(fā)技術(shù)的量子保密通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，所述量子保密通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)物理上包括接入節(jié)點(diǎn)、交換節(jié)點(diǎn)和中繼節(jié)點(diǎn)，各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間分別都使用經(jīng)典信道及量子信道相連，其中量子密鑰分發(fā)的經(jīng)典信道采用無IP方式進(jìn)行通信；所述網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)邏輯上自下而上分為量子密鑰分發(fā)層、中繼鏈路層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層、服務(wù)提供層、用戶應(yīng)用層。本實(shí)用新型克服了現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)采用集中路由服務(wù)器導(dǎo)致的單點(diǎn)故障問題；本實(shí)用新型對(duì)量子密鑰分發(fā)的經(jīng)典信道采用無IP方式連通，有效避免了針對(duì)TCP/IP技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)攻擊，并將基于量子密鑰的通信保護(hù)作為基礎(chǔ)功能，進(jìn)一步提升經(jīng)典信道的傳輸安全性。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及量子通信網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，具體涉及一種基于量子密鑰分發(fā)技術(shù)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(jī)數(shù)的傳遞。按照BB84協(xié)議，每一個(gè)光子隨機(jī)選擇調(diào)制的基矢，接收端也采用隨機(jī)的基矢進(jìn)行監(jiān)測(cè)。當(dāng)發(fā)送與接收端選擇的基矢一致時(shí)，接收到的信號(hào)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(jī)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(gè)獨(dú)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(gè)地方傳輸?shù)搅硪粋€(gè)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(diǎn)對(duì)點(diǎn)量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)無法滿足實(shí)際應(yīng)用，并且用戶需求正在逐步擴(kuò)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(zhǎng)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(shì)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.現(xiàn)有IP化組網(wǎng)方法

在現(xiàn)有的組網(wǎng)方法中，各節(jié)點(diǎn)之間經(jīng)典信道的通信使用TCP/IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，并設(shè)立全網(wǎng)集中的路由計(jì)算節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)根據(jù)收集的全網(wǎng)信息進(jìn)行路由表計(jì)算，再下發(fā)給全網(wǎng)節(jié)點(diǎn)。

當(dāng)需要實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)兩節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，經(jīng)調(diào)度中心統(tǒng)一調(diào)度，在兩點(diǎn)之間通過使用量子密鑰保護(hù)的逐跳中繼方式形成通信密鑰，并將密鑰作為結(jié)果輸出給用戶系統(tǒng)或設(shè)備。

現(xiàn)有組網(wǎng)方法中采用集中化的路由計(jì)算，一旦該系統(tǒng)發(fā)生異常或其與網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)通信存在異常，將影響全網(wǎng)或部分網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行，即存在單點(diǎn)故障問題。因此，現(xiàn)有組網(wǎng)方法存在集中化路由帶來的單點(diǎn)故障問題。

現(xiàn)有組網(wǎng)方法將全網(wǎng)節(jié)點(diǎn)使用TCP/IP技術(shù)進(jìn)行連通，雖然簡(jiǎn)化了經(jīng)典信道中數(shù)據(jù)傳輸方式，但給全網(wǎng)帶來網(wǎng)絡(luò)攻擊的威脅。因此，全網(wǎng)使用TCP/IP 技術(shù)連通面臨較多網(wǎng)絡(luò)攻擊的問題。

實(shí)用新型內(nèi)容

為了克服上述問題，本實(shí)用新型提供一種基于量子密鑰分發(fā)的量子保密通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及其應(yīng)用。所述量子保密通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)物理上包括接入節(jié)點(diǎn)、中繼節(jié)點(diǎn)和交換節(jié)點(diǎn)三類網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，各個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間都分別使用經(jīng)典信道及量子信道進(jìn)行連接，其中量子密鑰分發(fā)的經(jīng)典信道采用無IP方式進(jìn)行通信。IP是指網(wǎng)絡(luò)之間互連的協(xié)議；網(wǎng)絡(luò)之間互連的協(xié)議也就是為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相互連接進(jìn)行通信而設(shè)計(jì)的協(xié)議。在因特網(wǎng)中，它是能使連接到網(wǎng)上的所有計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)相互通信的一套規(guī)則，規(guī)定了計(jì)算機(jī)在因特網(wǎng)上進(jìn)行通信時(shí)應(yīng)當(dāng)遵守的規(guī)則。任何廠家生產(chǎn)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，只要遵守IP協(xié)議就可以與因特網(wǎng)互連互通。IP地址具有唯一性。由于本實(shí)用新型中量子密鑰分發(fā)的經(jīng)典信道采用無IP方式進(jìn)行通信，使得本實(shí)用新型的量子保密通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)克服了使用TCP/IP技術(shù)連通所面臨網(wǎng)絡(luò)攻擊的問題。