[實用新型]一種具有安全的時間同步的量子密鑰分發系統

有效

• 申請號: 202022232795.2
• 申請日: 2020-10-09
• 公開（公告）號: CN215268303U
• 公開（公告）日: 2021-12-21
• 發明（設計）人: 陳昊澤
• 申請（專利權）人: 廣東國科量子通信網絡有限公司;國科量子通信網絡有限公司
• 主分類號: H04L9/08
• 分類號: H04L9/08;H04J3/06;H04J14/02;H04B10/70
• 代理公司: 北京市中聯創和知識產權代理有限公司 11364
• 代理人: 李萌;張松林

本實用新型公開了一種具有安全的時間同步的量子密鑰分發系統，其中，Alice端基于本地時鐘A向Bob端發送第一同步光信號并記錄發送時間信息TA1，Bob端基于本地時鐘B向Alice端發送第二同步光信號并記錄發送時間信息TB3，Alice和Bob端還分別記錄第二同步光信號的測量時間信息TA4和第一同步光信號的測量時間信息TB2。在Alice端中，利用量子密鑰對發送時間信息TA1和測量時間信息TA4進行加密并發送Bob端；在Bob端對經加密的發送時間信息TA1和測量時間信息TA4進行解密，并利用發送時間信息TA1、測量時間信息TA4、發送時間信息TB3和測量時間信息TB2計算本地時鐘A與本地時鐘B之間的鐘差。由此，可以有效保證時間同步過程中的數據安全。

技術領域

本實用新型涉及量子密鑰分發技術領域，尤其涉及一種具有安全的時間同步的量子密鑰分發系統。

背景技術

量子密鑰分發(QKD)是利用量子系統來進行信息的制備、傳輸、接收以及提純來得到物理原理上不會被別人竊取的安全對稱密鑰，這個過程可以保證通訊雙方所獲得的密鑰是完全一致的，并且任何第三方都無法獲得任何關于密鑰的信息。光纖量子密鑰分發系統的發送方需要發送量子光、同步光至接受方，同時雙方需要相互發送數據進行密鑰協商。

光纖時間同步設備(下簡稱FTTS)可以實現兩地時間精確同步，在雙向時間同步中，不僅主鐘向從鐘發射同步信號，從鐘也將向主鐘發射同步信號，構成雙向對打鏈路。主鐘測量從鐘同步信號的到達時間，從鐘測量主鐘同步信號的到達時間。然后在交互時間測量數據，算出從鐘和主鐘之間的鐘差對從鐘的時間進行反饋，從而將從鐘校準到主鐘的時間上。

圖1示出了現有技術中的一種光纖時間同步設備。如圖1所示，鐘A在本地時刻tA1發射同步信號，鐘B在本地時刻tB2測量到該信號；另外，鐘B還在本地時刻tB3發射同步信號，鐘A則在本地時刻tA4測量到該信號。然后，鐘A將本地兩個時間數據tA1和tA4告訴鐘B，則鐘B可以通過以下公式計算與鐘A的鐘差：

ΓBA＝(tB2+tB3-tA1-tA4)/2

由此可以看出，計算鐘差的鐘B所接收到的時間數據tA1和tA4的真實性非常重要，其決定了時間同步的安全性。

現在時間同步的安全性已經至關重要。實用中已經證明，衛星導航系統容易受到干擾和欺騙攻擊，現有傳統抗干擾方法不能完全抵御，通過偽造導航定位信號，可以對目標系統進行誘導。例如，在最近數年中伊朗已經多次采用各種手段，成功誘騙美國無人機，其方法就是先對無人機的通信進行強力干擾；在斷絕與后方的指揮和通信以后，利用偽造的GPS信號，欺騙無人機降落在錯誤的地點，從而實現了近乎完美的俘獲過程。衛星導航系統的核心是精密時間頻率信息的傳遞和同步，因而保障精密時頻傳遞的安全性，對于滿足導航定位等國家重大戰略需求有著重要意義。

在現有技術中，用于時間同步系統中的時間數據是明文傳輸，其容易受到攻擊，從而導致整個時間同步系統失靈。

實用新型內容

針對上述問題，本實用新型提出了一種其時間同步的安全性得到增強的量子密鑰分發系統，其中利用量子密鑰加密技術來保證時間數據的安全性和完整性，同時采用波分復用技術減少了用于數據傳輸的光纖數量，提高了光纖資源的使用效率，從而能夠以簡單的結構、低的成本提供安全的時間同步。

具體而言，根據本實用新型的具有安全的時間同步的量子密鑰分發系統包括用于實現量子密鑰分發的Alice端和Bob端；其中，

所述Alice端基于本地時鐘A向所述Bob端發送第一同步光信號，并記錄所述第一同步光信號的發送時間信息TA1；

所述Bob端基于本地時鐘B向所述Alice端發送第二同步光信號，并記錄所述第二同步光信號的發送時間信息TB3；

所述Bob端測量所述第一同步光信號并記錄測量時間信息TB2；