[發明專利]光纖竊聽可感知定位的檢測裝置及方法

在審

• 申請號: 201910939008.7
• 申請日: 2019-09-30
• 公開（公告）號: CN110719128A
• 公開（公告）日: 2020-01-21
• 發明（設計）人: 李大偉;李歡;張啟發;查超;劉馳;黃偉
• 申請（專利權）人: 安徽問天量子科技股份有限公司
• 主分類號: H04B10/079
• 分類號: H04B10/079;H04B10/25;H04B10/70;H04L9/08
• 代理公司: 32332 江蘇斐多律師事務所
• 代理人: 王長征

1.一種光纖竊聽可感知定位的檢測裝置，包括及發送端量子密鑰分配終端和接收端量子密鑰分配終端，發送端量子密鑰分配終端和接收端量子密鑰分配終端通過光線連接，形成量子密鑰分發網絡；所述量子密鑰分配終端和接收端量子密鑰分配終端即發送端Alice和接收端Bob；所述發送端量子密鑰分配終端包括量子光激光器、第一光衰減檢器、編碼器、合波器、光定向耦合器、第二光衰減器、同步光激光器、控制系統和探測器。量子光激光器、第一光衰減檢器、編碼器和合波器依次連接，同步光激光器與光衰減器連接，光衰減器與光定向耦合器的接口1連接，光定向耦合器的接口2與合波器連接；控制器系統分別與同步光激光器和探測器連接，探測器與光定向耦合器連接；所述接收端量子密鑰分配終端包括分波器、解碼器、單光子探測器、延時器和同步光探測器；分波器、解碼器和單光子探測器依次連接，分波器、同步光探測器和延時器依次連接，延時器另一端連接單光子探測器；

當設備正常運行時，發送端量子密鑰分配終端采用密鑰協商工作模式，所述量子光激光器用于發出激光脈沖，所述第一光衰減器用于將激光脈沖衰減，形成單光子水平的量子光；編碼器用于對單光子水平的量子光編碼；同步光激光器用于發出同步光脈沖，第二光衰減器用于將同步光脈沖衰減，產生同步光脈沖；同步光脈沖到達光定向耦合器的接口1，光定向耦合器用于將同步光脈沖傳輸至光定向耦合器的接口2；合波器用于將光定向耦合器的接口2的同步光脈沖和被編碼后的單光子水平的量子光合在一起，形成耦合光，耦合光通過光纖信道到達接收端量子密鑰分配終端；分波器用于將到達接收端量子密鑰分配終端的耦合光分開成兩路光信號，即同步光脈沖和單光子水平的量子光，分別輸入同步光探測器和解碼器；同步光探測器用于接收探測同步光脈沖，輸出同步時鐘信號用來觸發單光子探測器；延時器用于調節單光子探測器的門觸發時間窗口的延時，以保障單光子水平的量子光信號到達單光子探測器時間窗口落在門觸發的時間窗口內；解碼器用于將單光子水平的量子光解碼，單光子探測器用于探測被解碼的單光子水平的量子光；在經典通訊階段，發送端Alice和接收端Bob進行對基、糾錯和保密放大后產生安全密鑰；

其特征在于：還包括量子密鑰分配終端的控制系統，控制系統用于在有竊聽者存在時通過量子密鑰分配終端的軟件操作界面顯示誤碼率和密鑰量突變現象，同時通過報警燈會閃爍且蜂鳴器鳴響，表明感知到存在竊聽行為；

在感知到線路存在竊聽行為時，發送端量子密鑰分配終端從密鑰協商工作模式切換到檢測定位工作模式；同步光激光器在控制系統觸發檢測定位工作模式后持續發出脈沖光，并通過控制系統降低光衰減器的衰減值，使光衰減器的輸出光功率無損耗，同步光激光器觸發光脈沖通過光衰減器，從光定向耦合器的接口1進入，從光定向耦合器的接口2輸出，經過合波器發送到待測光纖；

在同步光脈沖沿著待測光纖傳播時，瑞利散射的背向散射部分返回光纖入射端，形成回波光信號，回波光信號通過光定向耦合器的接口2進入，從接口3輸出，到達探測器，并被探測器檢測到回波光信號；控制系統通過軟件界面生成結果圖，分析鏈路沿線的物理事件，確定光纖鏈路故障點，定位竊聽行為。

2.一種光纖竊聽可感知定位的檢測方法，發送端量子密鑰分配終端和接收端量子密鑰分配終端即發送端Alice和接收端Bob通過光線連接，形成量子密鑰分發網絡，發送端Alice和接收端Bob的光接口A和光接口B分別連接傳輸數據的網絡交換機，形成數據通信網絡。當數據通信網絡正常運行時，發送端Alice采用密鑰協商工作模式，網絡交換機連接光接口A，通過合波器把經典數據與發送端Alice的量子光波分復用成單纖傳輸，到接收端Bob，通過分波器，把量子光送給探測器，并協商成量子密鑰，把經典數據通過光接口B傳輸到網絡交換機，完成數據通信過程。

其特征在于：當用于傳輸量子光及經典數據的光纖線路有竊聽行為存在時，光纖連接或信道衰減存在異常，系統誤碼率大幅度上升高于設定的安全界限，即誤碼率閾值，密鑰量急劇下降，量子密鑰分配終端的控制系統通過軟件操作界面顯示誤碼率和密鑰量突變現象，同時通過報警燈會閃爍且蜂鳴器鳴響報警，表明感知到存在竊聽行為；

在感知到線路存在竊聽行為時，發送端Alice從密鑰協商工作模式切換到檢測定位工作模式；同步光激光器在系統觸發檢測定位工作模式后持續發出脈沖光，并通過控制系統降低光衰減器的衰減值，使光衰減器的輸出光功率無損耗，同步光激光器觸發光脈沖通過光衰減器，從光定向耦合器的接口1進入，從光定向耦合器的接口2輸出，經過合波器發送到待測光纖；

在同步光脈沖沿著待測光纖傳播時，瑞利散射的背向散射部分返回光纖入射端，形成回波光信號，回波光信號通過光定向耦合器的接口2進入，從接口3輸出，到達探測器，并被探測器檢測到回波光信號；控制系統通過軟件界面生成結果圖，分析鏈路沿線的物理事件，確定光纖鏈路故障點，定位竊聽行為。