[发明专利]一种基于量子通信的骨干网系统及其中继方法

说明书

本发明涉及一种基于量子通信的骨干网系统及其中继方法，该方法使骨干网中所有城域网的接入节点之间预先按照某种策略进行密钥中继，实现所有城域网的接入节点之间直接使用中继密钥进行保密通信；为所述接入节点与中继节点至少设置一个服务器端，所述接入节点定时向其他接入节点自动发起中继；所述接入节点与中继节点各自的密钥管理终端定时将计算的密钥量上报至与其连接的服务器端；所述服务器端根据共享的密钥量类型不同分别生成量子路由表与中继路由表，并计算路径密钥量下发至所述接入节点与中继节点，各个接入节点根据从服务器端获取的路由表与路径密钥量进行自动中继。

技术领域

本发明属于量子通信的技术领域，尤其涉及一种基于量子通信的骨干网系统及其中继方法。

背景技术

量子通信是指利用量子态进行信息传递的新型通信方式，是量子论和信息论相结合的成果。量子通信具有无条件安全和高效率等特点，给信息安全带来了革命式的发展，是目前国际量子物理和信息科学的主要研究方向，量子通信的主要形式包括基于量子密钥分发(Quantum Key Distribution)的量子保密通信、量子密集编码(Quantum Dense Coding)和量子隐性传态(Quantum Teleportation)等，另一方面，量子通信传输的信息可以分为两类：经典信息和量子信息；量子保密通信传输的主要是经典信息，量子密集编码和量子隐性传态传输的主要是量子信息。

其中，量子保密通信中的量子密钥分发(Quantum Key Distribution)是基于Heisenberg测不准原理、量子的不可克隆及量子相干性等物理特性的，其完全保密特性得到了证明，因此，量子保密通信成为目前应用发展相对成熟的量子通信技术。

为了实现量子通信技术的规模化应用，需要建立相应的量子通信网络。现阶段，我国已经构建出多个城域量子通信网络，越来越多的城市拥有自己的量子通信城域网，为了连接各城市城域网，城际量子通信网络也将逐步建设，在构建城际量子通信网络的过程中，首先将几个重要城市城域网进行量子通信，搭建基于量子通信的骨干网系统，本领域技术人员在实际构建基于量子通信的骨干网系统的过程中，发现存在以下问题：

1、由于骨干网上共享量子密钥只存在于相邻两个节点上，而城域网的接入节点(Access Node)之间没有直接共享的量子密钥，需要通过多个中继节点(Relay Node)进行传递，距离较远的城域网普通的中继过程会将数据使用相邻两个节点间共享的量子密钥加密解密后一跳一跳的传送，期间会经过骨干网上所有的接入节点和中继节点，这样的中继系统与中继方法会导致中继路径过长；

2、现有的中继方法使得骨干网中出现某个接入节点与其他节点间共享的量子密钥量不足的情况，尤其是最短中继路径中的量子密钥量易被消耗殆尽，无法保持各个接入节点间密钥量的均衡；

3、现有的中继方法使得当骨干网中间某个节点出现网络问题或其他问题时会出现循环路由的问题，出现数据被反复在几个节点之间循环传递的情况，从而导致整个骨干网的中继过程失败；

4、量子通信网络的加密机制需要消耗大量的密钥，有时密钥消耗速度远大于生成速度，量子通信网络的路径会由于路径两端的量子密钥量不足而处于不可用状态，无法保证密钥被消耗时依然可以有中继路径，无法保证持续中继；

5、接入节点在向其他接入节点发起中继过程中可能会使用过时的路由表，从而导致中继失败的现象。

发明内容

本发明为了解决上述问题，克服传统的中继方法在构建骨干网系统时出现的中继路径过长、接入节点间密钥不均衡、循环路由、无法持续中继以及实时性的问题，提供一种基于量子通信的骨干网系统及其中继方法。

为了实现上述目的，本发明提供的第一个技术方案：

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；