[發明專利]面向時分復用QKD光網絡的共享保護方法和裝置

有效

• 申請號: 201910385792.1
• 申請日: 2019-05-09
• 公開（公告）號: CN110299939B
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: 郁小松;王雨慧;趙永利;李亞杰;張杰
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H04B10/032
• 分類號: H04B10/032;H04L9/08
• 代理公司: 北京風雅頌專利代理有限公司 11403
• 代理人: 陳宙

本發明公開了面向時分復用QKD光網絡的共享保護方法和裝置。該方法包括：基于時分復用在指定波長通道上建立時間窗平面輔助圖，使時間窗平面輔助圖中的虛擬鏈路與QKD光網絡的實際物理鏈路一一對應；并在時間窗平面輔助圖中拆除當前不可用鏈路；根據時間窗平面輔助圖得到保護路徑集合，從中選擇當前業務的保護路徑，進行建路；根據網絡當前剩余資源更新時間窗平面輔助圖，以服務下一業務。該裝置包括構建模塊、保護路徑選擇模塊和更新模塊。該方法和裝置，利用共享保護方法保障QKD網絡生存性，緩解QKD網絡生存保障和資源利用之間的矛盾關系，在網絡面臨單故障的前提下能夠保持時分復用QKD光網絡的可持續生存性。

技術領域

本發明涉及無線通信技術領域，特別涉及面向時分復用QKD光網絡的共享保護方法和裝置。

背景技術

隨著信息技術的發展和互聯網應用的廣泛普及，網絡信息安全越來越受到人們的重視。量子密鑰分發(Quantum Key Distribution，QKD)技術可以實現無條件安全的密鑰分發，結合一次一密(One Time Pad，OTP)加密方法可以確保加密通信的無條件安全性。然而，量子密鑰分發設備一般成本高昂，時分復用技術的應用能夠為多點到多點的量子密鑰分發組網提供靈活、高效的資源分配，使量子密鑰分發技術與當前光網絡的結合成為可能。

當前量子與經典光信號混傳的網絡中，QSCh(Quantum Secure Channel量子安全信道)，TDCh(Time Division Channel，時分信道)和PICh(Public Interaction Channel)可以通過WDM(Wavelength Division Multiplexing，波分復用)技術復用在同一根光纖中進行通信。因為光纖中的波長資源是有限的，且量子安全信道(QSCh)中密鑰可以在固定的時間周期T內傳輸，為提高資源利用效率，現有技術中提出了一種基于光時分復用量子密鑰通道的實現方法，在量子密鑰通道中，密鑰周期性的進行更新，且每對密鑰的更新周期由其保護的數據通道中安全業務的安全等級決定，密鑰更新周期的值作為通信兩端點之間的協商信號在公共信道(PICh)中傳輸，可能被監聽者竊聽。密鑰更新周期越短，密鑰安全性越高；可供選擇的密鑰更新周期越多，竊聽者了解密鑰更新周期值的時間復雜度越高，網絡安全性能也會增強。該方法對于網絡安全性能要求的適應性較強，但應對網絡故障的能力較差。

現有技術中，針對量子密鑰分發網絡中業務傳輸面臨的故障風險問題，已提出一些恢復方法和保護手段，但是針對時分復用QKD光網絡的生存性問題的保護和恢復問題，目前尚無較為成熟的可行方案，這導致時分復用QKD光網絡至少面臨如下的技術問題：當出現網絡單點故障時，現有的鏈路恢復手段無法滿足實時業務的安全需求。

發明內容

本發明的目的是提出一種面向時分復用QKD光網絡的共享保護方法和裝置，以解決上述技術問題。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

本發明實施例的第一個方面，提供了一種面向時分復用QKD光網絡的共享保護方法，包括如下步驟：

基于時分復用在指定波長通道上建立時間窗平面輔助圖，使時間窗平面輔助圖中的虛擬鏈路與QKD光網絡的實際物理鏈路一一對應；并在時間窗平面輔助圖中拆除當前不可用鏈路；

根據時間窗平面輔助圖得到保護路徑集合，從中選擇當前業務的保護路徑，進行建路；

根據網絡當前剩余資源更新時間窗平面輔助圖，以服務下一業務；

其中，根據網絡當前剩余資源更新所述時間窗平面輔助圖，包括：

判斷是否有一條實際物理鏈路對應的密鑰池剩余量小于或等于預設的最低密鑰量閾值，是，則將該條實際物理鏈路對應的虛擬鏈路在所述時間窗平面輔助圖中剔除，否，則不剔除；

將當前業務的工作路徑經過的實際物理鏈路所對應的第一虛擬鏈路，在當前業務對應的各個時間窗平面輔助圖中均剔除；