[发明专利]一种基于量子通信的骨干网系统及其中继方法

权利要求书

1.一种基于量子通信的骨干网系统，该系统包括：

接入节点，所述接入节点被配置成将城域网接入量子通信骨干网的设备或虚拟设备；

中继节点，所述中继节点被配置成连接相邻接入节点的设备或虚拟设备；所述接入节点与所述中继节点之间通过经典通信信道、量子信道通信连接；

服务器端，所述服务器端被配置成接收接入节点和中继节点计算的量子密钥量控制所述接入节点和中继节点中量子密钥分发过程、生成量子路由表和计算量子路径密钥量，并且将量子路由表和量子路径密钥量下发至接入节点和中继节点，以及接收接入节点计算的中继密钥量生成中继路由表和计算中继路径密钥量，并且将中继路由表和中继路径密钥量下发至接入节点；

相邻所述接入节点之间通过至少一个所述中继节点进行连接；所述接入节点和所述中继节点与至少一个服务器端连接。

2.如权利要求1所述的一种基于量子通信的骨干网系统，其特征是：所述接入节点与中继节点中均包括密钥管理终端与QKD设备；所述QKD设备用于相邻节点间量子密钥的分发；所述密钥管理终端被配置为获取与其相连的QKD设备分发的量子密钥并进行管理与存储，所述接入节点根据服务器端下发的量子路由表、量子路径密钥量生成相邻接入节点的中继密钥并进行管理与储存，所述接入节点根据中继路由表、中继路径密钥量生成不相邻接入节点的中继密钥并进行管理与存储，以及计算量子密钥量与中继密钥量并上报至服务器端。

3.如权利要求1所述的一种基于量子通信的骨干网系统，其特征是：所述接入节点和所述中继节点中包括集成QKD功能的密钥管理终端。

4.如权利要求2或3所述的一种基于量子通信的骨干网系统，其特征是：所述接入节点的密钥管理终端被配置为从与其相连的QKD设备中获取量子密钥并进行管理与存储，根据服务器端下发的量子路由表、量子路径密钥量与中继路由表、中继路径密钥量定时向其他接入节点自动发起中继获得中继密钥，并且将计算的量子密钥量和中继密钥量上报至与其连接的服务器端。

5.如权利要求2或3所述的一种基于量子通信的骨干网系统，其特征是：所述中继节点的密钥管理终端被配置为从与其相连的QKD设备中获取量子密钥并进行管理与存储，并且将计算的量子密钥量上报至与其连接的服务器端。

6.如权利要求1所述的一种基于量子通信的骨干网系统，其特征是：所述服务器端包括密钥生成控制服务器与密钥路由服务器，所述密钥生成控制服务器根据接收的所述接入节点和中继节点计算的量子密钥量控制与其相连的QKD设备的量子密钥分发过程；所述密钥路由服务器根据获取的量子密钥量与中继密钥量生成量子路由表与中继路由表，计算量子路径密钥量与中继路径密钥量，并下发至相应的接入节点与中继节点的密钥管理终端。

7.一种基于量子通信的骨干网中继方法，所述中继方法基于权利要求1-6任一项所述的一种基于量子通信的骨干网系统，其特征是：具体包括以下步骤：

(1)：设定量子路由表更新周期T₁、中继路由表更新周期T₂以及接入节点自动中继周期T₃；

(2)：在每个量子路由表更新周期T₁内，相邻节点两两生成量子密钥，各个节点计算量子密钥量并上报至服务器端，所述服务器端通过各个节点共享的量子密钥量生成量子路由表并计算量子路径密钥量，并将量子路由表以及量子路径密钥量下发至各个节点；

(3)：所述接入节点向其他接入节点自动发起中继生成接入节点间的中继密钥，各个接入节点计算中继密钥量并上报至服务器端，所述服务器端通过各个接入节点共享的中继密钥量生成中继路由表并计算中继路径密钥量，并将中继路由表以及中继路径密钥量下发至各个接入节点；

(4)：在每个接入节点自动中继周期T₃内，各个接入节点根据从服务器端获取的中继路由表和中继路径密钥量进行密钥中继。