本文選題：量子保密通信 + 局域網(wǎng)��； 參考：《西安電子科技大學(xué)》2014年碩士論文

【摘要】：量子力學(xué)對(duì)經(jīng)典信息的處理有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),它通過(guò)與信息學(xué)相結(jié)合,便產(chǎn)生了量子信息物理學(xué),這是一個(gè)發(fā)展的必然趨勢(shì),因此越來(lái)越多的學(xué)者開(kāi)始進(jìn)行量子通信的研究。隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,信息安全成為當(dāng)今社會(huì)上不可忽視的問(wèn)題,而量子保密通信就是該領(lǐng)域中不可分割的一部分,要實(shí)現(xiàn)無(wú)條件的安全通信,必須依靠量子保密通信,通過(guò)量子密鑰分發(fā)協(xié)議來(lái)產(chǎn)生量子密鑰,從而實(shí)現(xiàn)安全通信。但是,通過(guò)量子密鑰分發(fā)協(xié)議產(chǎn)生的密鑰是有限的,會(huì)根據(jù)通信距離、收發(fā)設(shè)備等變化而改變,因此在實(shí)際多用戶通信過(guò)程中合理地使用量子密鑰就變得至關(guān)重要了,需要合理地搭建一種通信網(wǎng)絡(luò),這個(gè)網(wǎng)絡(luò)是在量子力學(xué)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)安全信息傳輸?shù)?并且在網(wǎng)絡(luò)中有多個(gè)節(jié)點(diǎn)通過(guò)一定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)連接而成的。本文首先描述了經(jīng)典信息與量子信息的區(qū)別,并且對(duì)目前量子保密通信的發(fā)展現(xiàn)狀、背景以及實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)展做以簡(jiǎn)要的敘述,然后介紹了量子保密通信的一些理論基礎(chǔ)知識(shí),包括量子通信的物理基礎(chǔ),如量子力學(xué)的基本假設(shè)和量子特有的性質(zhì)量子糾纏,量子態(tài)的性質(zhì)即量子態(tài)的不可克隆和不確定原理,以及兩個(gè)重要的量子密鑰分發(fā)協(xié)議BB84和B92協(xié)議。其次,通過(guò)量子保密通信的特點(diǎn),對(duì)量子保密通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行設(shè)計(jì),分別從采用不同交換設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)方式,通信中的最優(yōu)分段距離,量子通信網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特點(diǎn),量子通信網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)管理機(jī)制,運(yùn)行模式和密鑰使用策略進(jìn)行分析,再根據(jù)局域網(wǎng)和核心網(wǎng)的不同特點(diǎn),選擇的設(shè)計(jì)參數(shù)、運(yùn)行模式和密鑰使用策略也不同。最后先對(duì)量子通信網(wǎng)絡(luò)的仿真模型架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì),以及對(duì)不同的模塊的功能進(jìn)行描述,然后介紹本文采用的OPNET網(wǎng)絡(luò)仿真軟件的特點(diǎn),并且對(duì)仿真過(guò)程中使用到的參數(shù)進(jìn)行說(shuō)明。依據(jù)對(duì)局域網(wǎng)和核心網(wǎng)的設(shè)計(jì),進(jìn)行OPNET仿真。在局域網(wǎng)中,我們對(duì)其使用備份中繼和沒(méi)有使用備份中繼做以比較,以及查找最優(yōu)輪詢周期進(jìn)行仿真;在核心網(wǎng)中,我們對(duì)其分別使用備份中繼和固定中繼的數(shù)目,以及網(wǎng)絡(luò)中可以容納的用戶數(shù)進(jìn)行仿真。我們根據(jù)參數(shù)和仿真結(jié)果的不同進(jìn)行對(duì)比和分析來(lái)驗(yàn)證設(shè)計(jì)結(jié)果。
[Abstract]:Quantum mechanics has a unique advantage in the processing of classical information. By combining it with informatics, quantum information physics is produced, which is an inevitable trend of development. Therefore, more and more scholars begin to study quantum communication. With the development of the Internet, information security has become a problem that can not be ignored in the society today, and quantum secure communication is an inseparable part of this field. In order to realize unconditional secure communication, we must rely on quantum secure communication. Quantum key is generated by quantum key distribution protocol, and secure communication is realized. However, the key generated by the quantum key distribution protocol is limited and will be changed according to the communication distance, transceiver and so on. Therefore, it is very important to use the quantum key reasonably in the process of multi-user communication. It is necessary to build a reasonable communication network, which is based on quantum mechanics to achieve secure information transmission, and in the network there are many nodes connected by a certain topology. This paper first describes the difference between classical information and quantum information, and gives a brief description of the current development, background and experimental research progress of quantum secure communication, and then introduces some basic theoretical knowledge of quantum secure communication. Including the physical foundations of quantum communication, such as the basic assumptions of quantum mechanics and the unique properties of quantum entanglement, and the properties of quantum states, namely, the principles of non-cloning and uncertainty of quantum states, And two important quantum key distribution protocols: BB84 and B92. Secondly, according to the characteristics of quantum secure communication, the quantum secure communication network is designed, including the network interconnection mode using different switching devices, the optimal segmental distance in the communication, and the topological characteristics of the quantum communication network. The service management mechanism, operation mode and key usage strategy of quantum communication network are analyzed. According to the different characteristics of local area network and core network, the design parameters, operation mode and key usage strategy are also different. Finally, the simulation model architecture of quantum communication network is designed, and the functions of different modules are described. Then the characteristics of the OPNET network simulation software used in this paper are introduced, and the parameters used in the simulation process are explained. According to the design of LAN and core network, OPNET simulation is carried out. In the local area network, we compare the backup relay with the backup relay, and look for the optimal polling period; in the core network, we use the number of backup relay and fixed relay, respectively. And the number of users that can be accommodated in the network is simulated. We compare and analyze the parameters and simulation results to verify the design results.
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TN918;O413

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本文編號(hào)：1951055