[发明专利]一种安全性高的量子通信交换系统及方法

权利要求书

1.一种安全性高的量子通信交换系统，其特征在于，包括主控模块，网络接口模块，功率甄别模块和级联光开关模块，所述主控模块分别与所述网络接口模块，功率甄别模块和级联光开关模块电信号连接，所述功率甄别模块和级联光开关模块通过光信号与所述级联光开关模块连接，其中：

所述主控模块用于接收外接的密钥管理系统数据并下发开关切换控制指令；

所述网络接口模块用于负责TCP/IP协议层数据接收和发送；

所述功率甄别模块用于负责信道的功率检测与判别，将检测后符合条件的安全的功率信号发送给所述主控模块；

所述级联光开关模块负责解析主控模块下发的控制指令并完成光路切换操作；

所述主控模块至少包括ARM处理器电路，ARM处理器电路又包括光模块控制单元、光功率采集单元、平台管理单元和安全认证协议处理单元，所述安全认证协议处理单元与光模块控制单元通过电信号互相连接，所述光模块控制单元与光功率采集单元通过电信号互相连接，所述平台管理单元与风扇管理电路连接；其中：

所述光模块控制单元用于下发光控制开关切换的控制指令；

所述光功率采集模块用于光功率的强度采集与计算；

所述平台管理单元用于系统风扇的转速调节与监控；

安全认证协议处理单元用于与外接的密钥管理系统建立连接并进行通信的安全认证及协议处理；

安全认证协议处理单元与进行安全认证的步骤如下：

步骤1：安全认证协议处理单元向密钥管理系统发送认证信息：

所述认证信息包含内容：全认证协议处理单元的任意随机数NonceB、身份信息ID1以及采用的加密算法；

步骤2：所述密钥管理系统接收到认证信息后，进行处理：

检查ID1是否合法，检查加密算法是否支持，记录NonceB值；

步骤3：所述密钥管理系统向安全认证协议处理单元发送挑战信息，

所述挑战内容包括：采用的加密算法、任意随机数NonceA、所述任意随机数NonceB、密钥管理系统的身份信息ID2、密钥管理系统预置密钥PreKey1以及消息序列seq；

步骤4：安全认证协议处理单元收到所述挑战信息后，进行处理：

检查ID2是否合法，加密算法是否支持，记录所述NonceA值、PreKey1和消息序列seq；

步骤5：安全认证协议处理单元向密钥管理系统发送挑战应答信息，

所述挑战应答内容包括：所述NonceA、所述NonceB、安全认证协议处理单元预置密钥PreKey2以及所述消息序列Seq；

步骤6：密钥管理系统收到挑战应答信息后解密，并检查：

所述NonceA、NonceB及seq是否正确，记录prekey2值；

步骤7：步骤S1-S6的挑战-应答过程完成后，生成会话密钥：

安全认证协议处理单元的会话密钥是PreKey2，密钥管理系统的会话密钥是PreKey1；

步骤8：会话密钥建立后，后续所有通信信息的信息体均采用所述会话密钥进行加密通信。

2.如权利要求1所述的一种安全性高的量子通信交换系统，其特征在于，所述主控模块还包括以太网物理层驱动电路RS485驱动电路、I2C驱动电路和风扇管理电路，其中：

所述以太网物理层驱动电路采用AR8035芯片作为PHY驱动器，用于实现TCP/IP协议层数据到MAC物理层数据的转换及传输；

所述RS485驱动电路用于实现UART串口到RS485总线的电平转换传输；

所述I2C驱动电路由芯片PCA9532PW实现，采用I2C总线的方式完成IO扩展；

所述风扇管理电路由芯片MAX31790以及NCP25525组成，用于实现系统风扇的转速调节与监控。

3.如权利要求1所述的一种安全性高的量子通信交换系统，其特征在于，所述网络接口模块包括以太网物理接口模块、以太网信号驱动电路和以太网电器保护电路，

所述以太网物理接口模块通过TXRX串口与所述以太网信号驱动电路相互连接，所述以太网信号驱动电路通过TXRX串口和以太网电器保护电路。