[發明專利]一種量子保密通信網絡的模擬方法

有效

• 申請號: 201910763943.2
• 申請日: 2019-08-19
• 公開（公告）號: CN110505087B
• 公開（公告）日: 2023-02-21
• 發明（設計）人: 李瓊;王亞星;姚佳萌;毛昊坤;韓琦;劉兆慶
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H04L41/14
• 分類號: H04L41/14;H04L41/142;H04L43/50;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

為了對實際QSCN進行細致刻畫從而準確分析性能具體影響因素，本發明提供一種量子保密通信網絡的模擬方法，屬于量子保密通信網絡的模擬分析領域。本發明包括：基于圖論，用圖G＝(V,E,F)模擬量子保密通信網絡，V、E和F分別表示基于圖論的量子保密通信網絡中的節點、邊和網絡流的集合；其中，利用量子保密通信網絡中連接節點對(s_i,t_j)的連接需求表示節點的屬性；利用量子保密通信網絡中的信道容量和密鑰容量表示邊(u_σ,v_φ)的屬性；利用非負函數f(s_i,t_j,u_σ,v_φ)表示連接節點對(s_i,t_j)在邊(u_σ,v_φ)上的網絡流，f(s_i,t_j,u_σ,v_φ)的大小為數據包大小P的整數倍，所述網絡流滿足量子保密通信網絡的容量和流量限制。

技術領域

本發明涉及一種量子保密通信網絡的模擬方法，屬于量子保密通信網絡的模擬分析領域。

背景技術

隨著QKD(Quantum key distribution,量子密鑰分發)技術的快速發展以及應用性越來越強，其點對點的通信機制已經成為限制其應用規模的主要瓶頸。為了克服節點規模和通信距離的限制，使用QKD設備來構建QSCN(Quantum Secure CommunicationNetwork,量子保密通信網絡)是必然的發展趨勢。而隨著QSCN的覆蓋范圍越來越大以及復雜性越來越高，對QSCN進行合適的建模對于網絡的質量保障、成本控制、優化設計、性能驗證等起著至關重要的作用。

在網絡建模方面，仿真模型和分析模型是其兩種主要的方法。仿真模型降低了QSCN性能評估的成本，2017年Mehic等人提出了一種QSCN仿真模型。該模型中為了對性能進行分析，仿真并實現了基于可信中繼組網、信息中繼模式的密鑰生成功能和保密通信功能，但是此仿真模型在進行性能分析時未考慮到實際的密鑰生成能力和實際的通信需求，不能反映真實QSCN的性能。隨后為了能更真實的表征QSCN的性能，王亞星等人提出了一種QSCN仿真模型，此模型分別采用泊松隨機過程和GLLP理論對端到端(nd-to-end，E2E)的通信需求和點到點(point-to-point,P2P)的密鑰生成能力進行了建模；同時提出了ITS(information-theoretic secure，信息論安全)通信能力和ITS通信效率兩個指標對網絡性能進行了更準確的分析。該方法雖然可以對運行中的QSCN性能進行模擬和分析，但是仍無法準確給出性能的具體影響因素，無法對網絡方案的合理性進行有效分析。現有技術存在的不足：目前的QSCN仿真模型，僅能模擬和分析運行中的QSCN性能，無法細致刻畫出QSCN網絡從而無法準確分析出性能具體影響因素。

發明內容

針對上述不足，本發明提供一種對實際QSCN進行細致刻畫從而準確分析性能具體影響因素的量子保密通信網絡的模擬方法。

本發明的一種量子保密通信網絡的模擬方法，所述方法包括：

基于圖論，用圖G＝(V,E,F)模擬量子保密通信網絡，V、E和F分別表示基于圖論的量子保密通信網絡中的節點、邊和網絡流的集合；

其中，利用量子保密通信網絡中連接節點對(s_i,t_j)的連接需求表示節點的屬性，s_i表示源節點，t_j表示目的節點，s_i∈V，t_j∈V；

利用量子保密通信網絡中的信道容量和密鑰容量表示邊(u_σ,v_φ)的屬性，節點u_σ∈V，節點v_φ∈V，(u_σ,v_φ)∈E；