【摘要】：量子保密通信技術是量子力學和密碼學結合的產物,量子力學的基本原理保證了密鑰可以被安全分發(fā),且量子線路中存在的竊聽行為可以被收發(fā)雙方檢測到。將量子密鑰分配(QKD)與“一次一密”加密體制相結合,可以確保絕對安全的保密通信,因而在電力系統(tǒng)中具有良好的應用前景。目前量子保密通信系統(tǒng)的關鍵性能指標基本都是從QKD設備或設備網管上進行獲取,相關數據是不可信的,缺少測試手段與測試標準規(guī)范,市場上也缺乏一個通用的第三方測試產品,能夠對不同廠商的QKD設備進行測試驗證;同時,電力業(yè)務種類繁多且安全需求較高,測試指標與參數要求也不同,因此開展電力量子保密通信系統(tǒng)測試技術研究意義重大。由于電網環(huán)境錯綜復雜,而量子通道是通過光纖傳送微弱單光子信號,易受環(huán)境影響,則需在不同電網環(huán)境下開展量子保密通信系統(tǒng)測試與驗證實驗,研究量子保密通信系統(tǒng)在復雜電網環(huán)境中的適應性。本文提出了一種電力量子保密通信測試系統(tǒng)與測試方法,開展了在實驗室和電力現網環(huán)境下的電力量子保密通信測試與驗證實驗,主要研究工作如下:1.研究了量子密鑰分配理論基礎,介紹了 BB84協(xié)議和誘騙態(tài)量子通信協(xié)議;并在此基礎上進行了基于相位編碼的誘騙態(tài)QKD系統(tǒng)建模。2.通過對電力量子保密通信系統(tǒng)測試指標的需求分析,設計了電力量子保密通信測試系統(tǒng),通過控制并獲取量子保密通信系統(tǒng)的安全密鑰數據,統(tǒng)計并分析最終安全密鑰的關鍵性能指標參數。3.對QKD系統(tǒng)的后處理過程進行了分析,給出了 QKD后處理過程模型;并結合后處理過程模型優(yōu)化測試系統(tǒng)架構,完成對原始密鑰的的后處理,獲取被測QKD系統(tǒng)的原始密鑰,計算并分析了被測QKD系統(tǒng)的初始碼率及中間碼率。4.利用現有實驗條件,搭建了電力量子保密通信軟硬件測試平臺,對QKD設備的關鍵性能指標如安全碼率、密鑰一致性和密鑰隨機性進行了測試與驗證,對光纖環(huán)境對電力量子保密通信系統(tǒng)的影響進行了試驗。5.開展了相位編碼QKD系統(tǒng)在通過戶外架空OPGW光纜時,在風振、舞動、覆冰等自然環(huán)境條件下的衰減及其關鍵性能指標的測試試驗,驗證了相位型量子保密通信系統(tǒng)具有良好的電網環(huán)境適應性。
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本文提出的基于ＢＢ８４協(xié)議的電力量子保密通信測試系統(tǒng)主要由電力量子逡逑保密通信測試平臺、被測ＱＫＤ系統(tǒng)、同步探測器和測試平臺主控模塊四個部逡逑分組成。電力量子保密通信測試系統(tǒng)的整體結構如下圖３－１所示。逡逑電力量子保密通信測試平臺逡逑＜邐？碼率測試|飪殄危煎�？辶x媳徊猓眩耍南低沖危卞義鮮義暇蒎危煎危亢蟠砟？殄危掊危藜噱義系ゲ懾危慰劐義希けㄎ慕換ィ渝危懾危渝義咸藉危⒖殄澹煎危棵茉懇恢灤圓饈閱？椋煎危垮義喜忮義掀麇義希掊�？密钥随机袌A饈閱？椋掊�？辶x希懾危卞義希ⅲ卞危殺ㄎ慕換ュ義弦話憬涌阱義賢教講餛麇危掊危坎饈云教ㄖ骺嗇？殄義賢跡常鋇緦α孔穎Ｃ芡ㄐ挪饈韻低沖義銜懔孔影踩茉可陜�、密詰┗譃丛和密钥随机芯壞拆}孕棖�，，稻對辶x狹孔穎Ｃ芡ㄐ挪饈云教ㄖ饕桑陡瞿？樽槌桑菏薟杉？欏⒑蟠砟？欏⒙脲義希保瑰義

本文編號：2611515