[发明专利]一种基于信任中心的量子密钥分发方法

说明书

本发明提供了一种基于信任中心的量子密钥分发方法，所述方法包括如下步骤：步骤1，设立信任中心，用于中继站点公钥的发布与存储并参与密钥协商等指令的发送与执行。步骤2，端到端加密密钥协商。步骤3，加密量子密钥，并通过量子网络传递，目的站点解密后获得量子密钥。本发明充分考虑了量子密钥分发网络现状，实现高保密的量子密钥加密传递，提升了量子密钥分发网络的安全性。

技术领域

本发明属于量子通信领域，更进一步涉及一种基于信任中心的量子密钥分发方法。

背景技术

量子通信是利用量子叠加态和纠缠效应进行信息传递的新型通信方式，基于量子力学理论中的不确定性、测量坍缩和不可克隆三大原理，提供了无法被窃听和计算破解的绝对安全性保证。当前量子通信实用化方案主要是基于量子密钥分发(QKD)技术，现阶段多采用诱骗态BB84协议，结合适当的密钥管理、安全的密码算法和协议而形成的加密通信安全解决方案。由于单个光子在光纤中传输极易被信道吸收，导致最大传播距离有限，目前依靠光纤的“量子通信”的主要障碍是密钥单次分发的有效距离，目前国内公开报道的量子密钥分发的最远光纤距离为404公里，此距离很难满足大规模的量子加密通信需求。

为此业界提出了基于量子中继的量子保密通信系统，即在量子密钥分发最远光纤距离之内增加量子中继站，通过接力传输的方式实现量子密钥的远距离传输。但是量子通信中继站与传统光通讯的放大中继有着本质的区别，传统中继器只是将光信号进行过滤重整放大，并不涉及光电信号转换，但根据量子不可克隆原理，单光子的偏振态无法直接复制，所以量子中继站无法进行直接的放大传输，需要进行量子密钥解密、量子密钥加密的接力方式传输，在此过程中，中继站点可获得量子密钥明文，这种情况下中继是否安全将直接影响量子密钥的安全。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种基于信任中心的量子密钥分发方法，通过信任中心协商及传递专用加密密钥，对量子密钥进行加密，使得中继站点传递经加密后的量子密钥，即使中继节点失陷也不会导致量子密钥的泄露，保障了量子通信网络的密钥安全。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种基于信任中心的量子密钥分发方法，包括如下步骤：

步骤1，设立信任中心，所述信任中心用于目的站点非对称加密公钥的发布与存储并参与起始站点和目的站点密钥协商指令的发送与执行；所述起始站点和目的站点之间存在中继站点，量子密钥从起始站点通过中继站点到达目的站点；将所述起始站点记为1号站点，目的站点记为N号站点，中间经过N-2个中继站点；

步骤2，端到端加密密钥协商，起始站点生成对称加密密钥M1，通过信任中心获取目的站点的公钥Tn，将对称加密密钥M1通过非对称加密公钥Tn加密并传送到目的站点，目的站点通过非对称加密私钥Sn解密获得对称加密密钥M1；

步骤3，用对称加密密钥M1加密量子密钥，并通过量子网络传递，目的站点解密后获得所述量子密钥。

在一种实现方式中，所述步骤1包括：

步骤1-1，设立全网唯一的信任中心。

步骤1-2，所述信任中心通过经典网络与起始站点、目的站点和中继站点实现通信，所述经典网络采用物理专线或VPN(Virtual Private Network，虚拟专用网络)。

在一种实现方式中，所述步骤2包括：

步骤2-1，起始站点通过量子随机数发生器生成随机数X。

步骤2-2，基于所述随机数X产生对称加密密钥M1，并通过经典网络向信任中心查询目的站点的非对称加密公钥Tn，用非对称加密公钥Tn对对称加密密钥M1进行加密获得新密钥M2，并将新密钥M2通过经典网络传送到目的站点，目的站点通过非对称加密私钥Sn解密新密钥M2获得对称加密密钥M1，至此双方通信密钥协商完成。