[发明专利]一种有中心的量子密钥服务网络系统

说明书

本发明公开了一种有中心的量子密钥服务网络系统，主要解决组建规模量子通信网络的技术和费用难题以及服务效率低的问题；本发明网络包括多个星形拓扑结构的量子通信子网和量子通信子网之间的安全通道；量子通信子网包括一个量子中心节点、多个量子服务节点、连接量子中心节点与量子服务节点的量子光纤信道和公共通信网络；不同量子中心节点之间通过安全通道分配共享密钥；量子中心节点与量子服务节点之间通过量子链路协商共享量子密钥；应用终端之间通过量子密钥服务网络中心在线协商会话密钥。本发明的网络铺设难度小、成本低、易于集中管控，服务效率和性价比更高；在网络安全领域具有广阔应用前景。

技术领域

本发明涉及利用量子通信网络和互联网进行量子密钥服务的技术领域，尤其涉及一种有中心的量子密钥服务网络系统。

背景技术

量子密钥分发（QKD）是通过量子信道进行安全的密钥分发的新型方法。QKD基于量子态不可精确克隆等量子力学原理，能够实现无条件安全的量子密钥分发。但是，由于QKD网络需要专用的光纤信道，不落地量子中继技术和量子路由存在技术困难，复杂拓扑结构的量子网络的铺设和维护都很难，并且造价昂贵。实际上，量子通信网络的核心功能是为用户提供量子密钥服务，利用有中心的网络具有服务方便和快捷的优点，并且符合国家网络安全管控策略，有利于国家、企业和机构对敏感信息的管控。构建覆盖全国的有中心的量子密钥服务网络系统具有很好的技术可行性和广阔的应用市场。

发明内容

为了克服组建规模量子通信网络的技术难题并实现安全、高效和高性价比的量子密钥服务，本发明提供了有中心的量子密钥服务网络系统，其特征在于，包括但不限于一个或多个量子通信子网和量子通信子网之间的安全通道；其中，所述量子通信子网包括但不限于一个量子中心节点、多个量子服务节点、连接量子中心节点与量子服务节点的量子光纤信道和公共通信网络；所述量子中心节点包括但不限于多个量子密钥分发系统（QKD）的发送端或/和接收端（多路之间可以通过矩阵光开关进行切换，以达到复用发送端或接收端的目的）、量子密钥服务器（可以针对不同的业务网络设置相互逻辑隔离的多个量子密钥服务器）、量子密钥存储服务器（可以针对不同的业务网络设置相互逻辑隔离的多个量子密钥存储服务器）、密码管理服务器（可以针对不同的业务网络设置相互逻辑隔离的多个密码管理服务器）和光纤通信的光收发模块；所述量子服务节点包括但不限于一个或多个QKD系统的接收端或/和发送端（比如，通过多个接收端或/和发送端与量子中心节点的发送端或接收端形成多个QKD链路，以提高量子服务节点的量子密钥协商速率）、量子随机数发生器模块、量子密钥服务应用接口和光纤通信的光收发模块；量子服务节点通过量子密钥服务应用接口为应用终端提供注册服务和量子密钥流量注入服务，并创建相应的服务关系列表；基于量子中心节点构建全网统一的量子密钥服务网络中心（QKSC）；QKSC实时响应应用终端请求并根据服务关系列表查找所述应用终端所关联的量子中心节点和量子服务节点（一个应用终端在一个量子服务节点注册或获取了量子密钥流量，则该应用终端与该量子服务节点就建立了关联），并指定所述量子中心节点或量子服务节点为应用终端提供会话密钥协商服务；光纤通信的光收发模块用于量子中心节点与量子服务节点之间的经典数据通信并为QKD系统提供同步时钟。

进一步地，所述网络中的量子通信子网是以量子中心节点为中心的星形网络，每一个量子服务节点与量子中心节点之间存在至少一个QKD链路；通过点到点的方式连接量子中心节点的量子服务节点可以作为另外一个或多个量子服务节点的可信中继节点。