[發明專利]一種混合QKD網絡系統的最優成本拓撲構建方法有效
| 申請號： | 202010136676.9 | 申請日： | 2020-03-02 |
| 公開（公告）號： | CN111464330B | 公開（公告）日： | 2022-10-25 |
| 發明（設計）人： | 李瓊;王亞星;劉兆慶;韓琦;毛昊坤 | 申請（專利權）人： | 哈爾濱工業大學 |
| 主分類號： | H04L41/12 | 分類號： | H04L41/12;H04L9/08;H04B10/70 |
| 代理公司： | 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109 | 代理人： | 高倩 |
| 地址： | 150001 黑龍*** | 國省代碼： | 黑龍江;23 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 混合 qkd 網絡 系統 最優 成本 拓撲 構建 方法 | ||
1.一種混合QKD網絡系統的最優成本拓撲構建方法，其特征在于，所述方法包括：
S1、構建混合QKD網絡系統，所述混合QKD網絡系統包括C2C-QKD設備和CSC-QKD設備；
C2C-QKD設備為通信雙方只需要通過一條光纖連接實現量子密鑰分發，CSC-QKD設備為通信雙方均通過一條光纖與不可信第三方進行連接實現量子密鑰分發；所有C2C-QKD設備與CSC-QKD設備相互獨立、并可隨意組合；
S2、用物理拓撲G＝(V,E,F)模擬混合QKD網絡系統，V、E和F分別表示混合QKD網絡系統中的節點、邊和網絡流的集合；
S3、以總成本最小為目標，以物理拓撲網絡流的帶寬限制、流量守恒、流量需求和可信度限制為約束條件，每條邊的QKD設備數目、每個通信對的實際流量、每個網絡流值共同作為決策變量，構建最優化模型；
以C2C-QKD設備的價格作為成本計算的基準，一套CSC-QKD設備的價格是其q1倍，一個節點的可信度控制成本是其q2倍，所述S3的最優化模型為：
其中，決策變量為：
決策變量的數目為(|E1|+|E2|)·(|K|+1)+3|V|；
其中，kij表示節點vi∈V與節點vj∈V組成的通信對；
emn表示C2C-QKD設備的任意節點vm∈V到任意節點vn∈V的邊；
enm表示C2C-QKD設備的任意節點vn∈V到任意節點vm∈V的邊；
f1(kij,emn)表示C2C-QKD設備的通信對kij在邊emn的流量值；
f1(kij,enm)表示C2C-QKD設備的通信對kij在邊enm的流量值；
s1(emn)和s1(enm)分別表示邊emn和邊enm上的C2C-QKD設備數目；
r1(emn)和r1(enm)分別表示邊emn和邊enm上一套C2C-QKD設備的密鑰生成速率；
empn表示CSC-QKD設備的任意節點vm∈V經過不可信第三方vp∈V到任意節點vn∈V的邊；
enpm表示CSC-QKD設備的任意節點vn∈V經過不可信第三方vp∈V到任意節點vm∈V的邊；
f2(kij,empn)表示CSC-QKD設備的通信對kij在邊empn的流量值；
f2(kij,enpm)表示CSC-QKD設備的通信對kij在邊enpm的流量值；
s2(empn)和s2(enpm)分別表示邊empn和邊enpm上的CSC-QKD設備數目；
r2(empn)和r2(enpm)分別表示邊empn和邊enpm上一套CSC-QKD設備的密鑰生成速率；
ein表示C2C-QKD設備的源節點vi到任意節點vn∈V的邊；
eni表示C2C-QKD設備的任意節點vn∈V到源節點vi的邊；
ejn表示C2C-QKD設備的目的節點vj到任意節點vn∈V的邊；
enj表示C2C-QKD設備的任意節點vn∈V到目的節點vj的邊；
f1(kij,ein)、f1(kij,eni)、f1(kij,ejn)和f1(kij,enj)分別表示C2C-QKD設備的通信對kij在邊ein、邊eni、邊ejn和邊enj的流量值；
eipn表示CSC-QKD設備的源節點vi經過不可信第三方vp∈V到任意節點vn∈V的邊；
enpi表示CSC-QKD設備的任意節點vn∈V經過不可信第三方vp∈V到源節點vi的邊；
ejpn表示CSC-QKD設備的目的節點vj經過不可信第三方vp∈V到任意節點vn∈V的邊；
enpj表示CSC-QKD設備的任意節點vn∈V經過不可信第三方vp∈V到目的節點vj的邊；
f2(kij,eipn)、f2(kij,enpi)、f2(kij,ejpn)和f2(kij,enpj)分別表示CSC-QKD設備的通信對kij在邊eipn、邊enpi、邊ejpn和邊enpj的流量值；
a1(kij)表示使用C2C-QKD設備時kij的實際流量；
a2(kij)表示使用CSC-QKD設備時kij的實際流量；
d(kij)表示通信需求量；
β(kij)表示加密算法的密鑰消耗；
ci表示節點vi的可信度，ci＝1表示需要進行可信度控制，ci＝0表示不需要可信度控制；
E1表示C2C-QKD設備的邊的集合；
E2表示CSC-QKD設備的邊的集合；
M表示任意大的數；
K表示網絡中所有的通信對；
S4、對最優化模型進行求解，得到最優成本。
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