[發明專利]一種量子密鑰傳輸方法

在審

• 申請號: 202011303633.1
• 申請日: 2020-11-19
• 公開（公告）號: CN112422283A
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 謝四江;馮雁;劉念;閻亞龍
• 申請（專利權）人: 北京電子科技學院
• 主分類號: H04L9/08
• 分類號: H04L9/08
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 周達;劉飛

本說明書實施例公開了一種量子密鑰傳輸方法，所述方法在密鑰數據同步過程中，密鑰發送端將密鑰分片連同密鑰分片的位置信息以及長度信息一起傳輸，在密鑰接收端基于密鑰分片的位置信息以及長度信息對密鑰分片進行記錄。相應的，密鑰接收端可以根據實際收到的密鑰分片的位置信息以及長度信息，簡單高效的判斷哪些分片在傳輸過程中出現了“差錯”或“丟包”。密鑰接收端可以僅使用正確收到的密鑰分片進行密鑰的使用，而密鑰發送端對應存儲的密鑰是完整的，可以根據密鑰接收端所使用的加密密鑰有效提取到相應的解密密鑰，保證數據的正常解密。從而無需在密鑰傳輸過程中進行繁瑣的差錯控制、數據校驗和重傳，即可實現基于量子密鑰的數據加密傳輸。

技術領域

本說明書涉及量子加密通信技術領域，特別地，涉及一種量子密鑰傳輸方法。

背景技術

隨著量子密碼技術的發展，量子密鑰分發作為量子密碼的典型應用，已成為學者們的研究熱點。通過搭建量子保密通信網絡，在各網絡節點上構建密鑰池，實現網絡節點之間的保密通信，就能夠實現全網的量子密鑰分發。和傳統的TCP/IP網絡類似，量子保密網絡在密鑰傳輸過程中會出現傳輸差錯，會出現“差錯”或“丟包”現象，這就需要有一定的差錯處理機制，保障傳輸量子密鑰傳輸的準確性和可靠性。

傳統的TCP/IP網絡傳輸使用特定的網絡協議如TCP協議、ARQ協議、ICMP協議進行差錯控制，通過這些協議通信雙方能夠在可能會產生差錯的通信線路上進行無差錯的數據傳輸，但是協議要求通信雙方的多次信息交互，確保傳輸的數據包是準確的。量子保密通信網絡在所有網絡節點的密鑰池中填充密鑰，節點間的信息交互通過密鑰池中密鑰加密保護，多次的信息交互會造成對密鑰資源的消耗和浪費，因此，TCP/IP網絡中的協議并不能有效的應用到量子保密通信網絡中。因此目前急需一種可以適用于量子保密通信網絡的量子密鑰傳輸方法。

發明內容

本說明書實施例的目的在于提供一種量子密鑰傳輸方法，可以提高密鑰傳輸效率，有效降低密鑰傳輸過程中的資源浪費。

本說明書提供一種量子密鑰傳輸方法是包括如下方式實現的：

一種量子密鑰傳輸方法，應用于量子通信系統，所述系統包括至少一個網絡節點。所述網絡節點包括對應于不同通信層的至少一個子節點。其中，同一通信層的相鄰子節點內對應布設有一對第一密鑰池。所述相鄰子節點是指同一通信層內基于兩個子節點間共享的量子密鑰進行信息加密傳輸的兩個子節點。所述第一密鑰池內存儲有相應相鄰子節點所共享的量子密鑰。同一通信層的至少部分子節點內布設有第二密鑰池；其中，所述第二密鑰池在兩個子節點內成對布設，且一對第二密鑰池與該一對第二密鑰池所在的通信層的下一通信層的一對第一密鑰池相對應。所述一對第二密鑰池用于存儲相對應的一對第一密鑰池所需的量子密鑰。其中，所述通信層從上至下的布設順序為網絡節點內量子密鑰傳輸的順序。所述方法包括如下步驟。將存在密鑰填充需求的第二密鑰池作為當前第二密鑰池，將與所述當前第二密鑰池成對布設的另一第二密鑰池作為目標第二密鑰池；將所述當前第二密鑰池所在的子節點作為當前子節點。確定所述當前第二密鑰池所對應的密鑰同步路徑；其中，所述密鑰同步路徑是指用于實現一對第二密鑰池內的量子密鑰一致的密鑰傳輸路徑。基于所述密鑰同步路徑確定所述當前子節點中向所述當前第二密鑰池填充量子密鑰的第一密鑰池，作為指定第一密鑰池。從所述指定第一密鑰池內取出至少部分量子密鑰填充至所述當前第二密鑰池中。將所述至少部分量子密鑰進行拆分，得到至少一個量子密鑰分片。對于任一量子密鑰分片，獲取量子密鑰分片的位置信息以及長度信息；將量子密鑰分片以及量子密鑰分片的位置信息、長度信息基于所述密鑰同步路徑傳輸至目標第二密鑰池。在所述目標第二密鑰池中基于量子密鑰分片的位置信息及長度信息對相應的量子密鑰分片進行存儲。

本說明書提供的所述方法的另一些實施例中，對位于最上層的通信層之外的其他通信層的相鄰子節點，在確定第一密鑰池存在密鑰填充需求時，從該第一密鑰池相對應的位于上一通信層的第二密鑰池中取出至少部分量子密鑰，傳輸至該存在密鑰填充需求的第一密鑰池中。