[發明專利]一種量子保密通信網絡模擬系統

有效

• 申請號: 201910276579.7
• 申請日: 2019-04-08
• 公開（公告）號: CN109818814B
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發明（設計）人: 李瓊;王亞星;劉兆慶;韓琦
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H04L41/14
• 分類號: H04L41/14;H04L9/08
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 高倩

1.一種量子保密通信網絡模擬系統，其特征在于，所述模擬系統包括源節點、可信中繼、目的節點和流量生成模塊；

源節點、可信中繼和目的節點之間通過鏈路連接；

流量生成模塊，利用基于指數分布的數據包平均發送間隔構建通信方的流量需求；

源節點根據流量生成模塊構建的流量需求發送數據包；

目的節點根據流量生成模塊構建的流量需求接收數據包；

所述模擬系統還包括密鑰生成模塊，用于構建鏈路QKD網絡的密鑰生成能力R_k，生成密鑰給源節點、可信中繼和目的節點；

密鑰生成能力R_k：

R_k＝f_repq{-Q_μf_ecH₂(E_μ)+Q₁[1-H₂(e₁)]}

其中，f_req表示光路重復頻率，q表示基選擇效率，η_Bob表示接收端光路系統的透過率，μ表示信號態的平均光子數，Y₀表示暗計數的響應率，f_ec表示誤碼協商算法的糾錯效率，d表示密鑰分發距離，α表示每公里光纖的衰減，e_detector表示探測器的探測效率，v表示誘騙態的平均光子數，e₀表示暗計數的誤碼率，H₂(x)表示Shannon熵函數；

所述模擬系統還包括性能評估模塊，根據構建的流量需求、密鑰生成能力和路由協議，獲取ITS通信能力和ITS通信效率，根據獲取的ITS通信能力和ITS通信效率，衡量流量需求與密鑰生成能力的匹配度。

2.根據權利要求1所述的量子保密通信網絡模擬系統，其特征在于，所述流量生成模塊中，利用單位時間內λ個數據包的平均發送間隔η構建流量需求，ξ是滿足[0,1]區間上均勻分布的隨機數序列。

3.根據權利要求1所述的量子保密通信網絡模擬系統，其特征在于，對于一個給定的網絡拓撲結構，所述ITS通信能力C：

其中，R_f表示所有通信方流量需求的總和，表示節點i和節點j的平均流量需求，表示節點i和節點j之間的數據通信是否需要經過鏈路m并消耗其上的密鑰，表示鏈路m上路由數據包平均消耗的密鑰量，表示鏈路m的密鑰生成能力，E表示網絡中所有鏈路的集合，V表示網絡中所有節點集合。

4.根據權利要求1所述的量子保密通信網絡模擬系統，其特征在于，所述ITS通信效率Q：

其中，ITS運行時間T_o：

ITS運行時間T_o表示網絡發生癱瘓前的鑄鍛時間，R_f表示所有通信方流量需求的總和，R_f·P^i,j(t)表示節點i和節點j在時間t時的流量需求，ω^i,j,m(t)∈{0,1}表示節點i和節點j在時間t時的數據通信是否需要經過鏈路m并消耗其上的密鑰，O^m(t)表示時間t時鏈路m上路由數據包消耗的密鑰量，D表示網絡鏈路的初始密鑰量，E表示網絡中所有鏈路的集合，V表示網絡中所有節點集合，T表示網絡當前運行總時間，表示鏈路m的密鑰生成能力；

鏈路m上剩余的密鑰量ITS恢復時間ITS恢復時間T_r表示網絡中所有鏈路的密鑰量恢復到D所需的時間。