【摘要】：量子密鑰分配(Quantum Key Distribution,QKD)技術(shù)可以實現(xiàn)理論上絕對安全的保密通信。目前對于QKD網(wǎng)絡(luò)的研究大多數(shù)集中在專用QKD網(wǎng)絡(luò)中,但建設(shè)專用QKD網(wǎng)絡(luò)花費巨大,難以普及。如何在經(jīng)典光網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上搭建QKD網(wǎng)絡(luò),是普及量子保密通信的關(guān)鍵之一。本文針對基于經(jīng)典光網(wǎng)絡(luò)的融合型QKD網(wǎng)絡(luò)進行研究,為解決大規(guī)模融合型QKD網(wǎng)絡(luò)中量子密鑰分配以及量子加密數(shù)據(jù)傳輸?shù)南嚓P(guān)問題做了以下工作:(1)提出了一種融合型QKD網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和節(jié)點結(jié)構(gòu)。本文將融合型QKD網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)節(jié)點劃分為經(jīng)典服務(wù)節(jié)點和融合型服務(wù)節(jié)點。同時將網(wǎng)絡(luò)劃分為加密數(shù)據(jù)傳輸層和全局密鑰傳輸層,兩層擁有獨立的路由表,但路由協(xié)議包統(tǒng)一由加密數(shù)據(jù)傳輸層傳輸,以節(jié)省量子密鑰。根據(jù)本文提出的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和節(jié)點結(jié)構(gòu),可以實現(xiàn)在經(jīng)典光網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上,搭建高效、可靠、量子密鑰節(jié)約的融合型QKD網(wǎng)絡(luò)。(2)基于上述網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及節(jié)點結(jié)構(gòu)提出了一種量子密鑰節(jié)約型路由算法。該路由算法以最短路徑路由算法為基礎(chǔ),以融合型服務(wù)節(jié)點中本地量子密鑰數(shù)量為權(quán)重,從前k條最短路徑中挑選出服務(wù)節(jié)點最少的路徑作為最優(yōu)路徑,同時考慮了經(jīng)典信號對量子密鑰生成速率的影響。通過與傳統(tǒng)最短路徑算法仿真比較,該路由算法有效地減少了網(wǎng)絡(luò)中量子密鑰的消耗量。(3)提出了一種針對應(yīng)用層的量子密鑰提供機制。該機制首先使用單速單桶令牌桶算法進行流量監(jiān)管,然后根據(jù)應(yīng)用字典將流量分為高、普通、低加密等級,從量子節(jié)點的密鑰池儲存技術(shù)出發(fā),通過不同的算法對不同等級的應(yīng)用流量進行流量整形。通過仿真驗證,該機制可以有效防止量子加密接口擁塞,使融合型服務(wù)節(jié)點可以同時為多個應(yīng)用高效、公平、可控地提供量子密鑰。
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Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ，ＱＫＤ）技術(shù)的研究是最為成熟的。全球已經(jīng)有很多國家建立了量子密逡逑鑰分配示范網(wǎng)絡(luò)，并在其上進行了長期的實驗研究。目前已有的量子密鑰分配網(wǎng)逡逑絡(luò)大多需要搭建專用型網(wǎng)絡(luò)用來傳輸量子信號，會帶來極高的建設(shè)成本，因此如逡逑何在現(xiàn)有經(jīng)典光網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上實現(xiàn)量子密鑰分配是普及量子保密通信的關(guān)鍵之逡逑一。本章將介紹幾種典型的量子密鑰分配協(xié)議，以及量子密鑰分配網(wǎng)絡(luò)的國內(nèi)外逡逑研究現(xiàn)狀，并討論目前量子密鑰分配網(wǎng)絡(luò)研究所面臨的挑戰(zhàn)。逡逑２．１量子密鑰分配協(xié)議逡逑不同的量子密鑰分配協(xié)議有著不同的工作模式和功能特點，是我們設(shè)計量子逡逑密鑰分配系統(tǒng)之前需要重點考慮的問題之一。目前主流的量子密鑰分配協(xié)議有逡逑ＢＢ８４協(xié)議、Ｂ９２協(xié)議和Ｅ９１協(xié)議等，在相關(guān)的論文中對這些協(xié)議的闡述十分詳逡逑細下面只作簡要介紹。圖２－１是一般的量子密鑰分配系統(tǒng)的示意圖，量子逡逑節(jié)點之間通過量子信道進行量子密鑰分配，，通過經(jīng)典信道傳輸同步信號等信號，逡逑接收雙方從量子節(jié)點獲取量子密鑰對信息進行加密、解密，加密后的信息通過經(jīng)逡逑典信道進行傳輸。＿＿逡逑

逡逑項目［１７］１６２，如圖２－２所示，該機構(gòu)希望通過這一項目為谷歌、亞馬遜、微軟等互逡逑聯(lián)網(wǎng)巨頭提供量子保密通信業(yè)務(wù)，為它們的數(shù)據(jù)中心之間的通信保駕護航。逡逑ＨＩ逡逑Ｉ邐Ｉ逡逑Ｉ邐ｊ邋Ｖ－＾７逡逑￣淲邋光纖路線：Ｍ邐／邐／逡逑邐邋光纖路線p海插澹危掊危危危ｅ義瞎庀寺廢呋緬巍

本文編號：2701997