[实用新型]一种具有安全的时间同步的量子密钥分发系统

说明书

本实用新型公开了一种具有安全的时间同步的量子密钥分发系统，其中，Alice端基于本地时钟A向Bob端发送第一同步光信号并记录发送时间信息TA1，Bob端基于本地时钟B向Alice端发送第二同步光信号并记录发送时间信息TB3，Alice和Bob端还分别记录第二同步光信号的测量时间信息TA4和第一同步光信号的测量时间信息TB2。在Alice端中，利用量子密钥对发送时间信息TA1和测量时间信息TA4进行加密并发送Bob端；在Bob端对经加密的发送时间信息TA1和测量时间信息TA4进行解密，并利用发送时间信息TA1、测量时间信息TA4、发送时间信息TB3和测量时间信息TB2计算本地时钟A与本地时钟B之间的钟差。由此，可以有效保证时间同步过程中的数据安全。

技术领域

本实用新型涉及量子密钥分发技术领域，尤其涉及一种具有安全的时间同步的量子密钥分发系统。

背景技术

量子密钥分发(QKD)是利用量子系统来进行信息的制备、传输、接收以及提纯来得到物理原理上不会被别人窃取的安全对称密钥，这个过程可以保证通讯双方所获得的密钥是完全一致的，并且任何第三方都无法获得任何关于密钥的信息。光纤量子密钥分发系统的发送方需要发送量子光、同步光至接受方，同时双方需要相互发送数据进行密钥协商。

光纤时间同步设备(下简称FTTS)可以实现两地时间精确同步，在双向时间同步中，不仅主钟向从钟发射同步信号，从钟也将向主钟发射同步信号，构成双向对打链路。主钟测量从钟同步信号的到达时间，从钟测量主钟同步信号的到达时间。然后在交互时间测量数据，算出从钟和主钟之间的钟差对从钟的时间进行反馈，从而将从钟校准到主钟的时间上。

图1示出了现有技术中的一种光纤时间同步设备。如图1所示，钟A在本地时刻tA1发射同步信号，钟B在本地时刻tB2测量到该信号；另外，钟B还在本地时刻tB3发射同步信号，钟A则在本地时刻tA4测量到该信号。然后，钟A将本地两个时间数据tA1和tA4告诉钟B，则钟B可以通过以下公式计算与钟A的钟差：

ΓBA＝(tB2+tB3-tA1-tA4)/2

由此可以看出，计算钟差的钟B所接收到的时间数据tA1和tA4的真实性非常重要，其决定了时间同步的安全性。

现在时间同步的安全性已经至关重要。实用中已经证明，卫星导航系统容易受到干扰和欺骗攻击，现有传统抗干扰方法不能完全抵御，通过伪造导航定位信号，可以对目标系统进行诱导。例如，在最近数年中伊朗已经多次采用各种手段，成功诱骗美国无人机，其方法就是先对无人机的通信进行强力干扰；在断绝与后方的指挥和通信以后，利用伪造的GPS信号，欺骗无人机降落在错误的地点，从而实现了近乎完美的俘获过程。卫星导航系统的核心是精密时间频率信息的传递和同步，因而保障精密时频传递的安全性，对于满足导航定位等国家重大战略需求有着重要意义。

在现有技术中，用于时间同步系统中的时间数据是明文传输，其容易受到攻击，从而导致整个时间同步系统失灵。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提出了一种其时间同步的安全性得到增强的量子密钥分发系统，其中利用量子密钥加密技术来保证时间数据的安全性和完整性，同时采用波分复用技术减少了用于数据传输的光纤数量，提高了光纤资源的使用效率，从而能够以简单的结构、低的成本提供安全的时间同步。

具体而言，根据本实用新型的具有安全的时间同步的量子密钥分发系统包括用于实现量子密钥分发的Alice端和Bob端；其中，

所述Alice端基于本地时钟A向所述Bob端发送第一同步光信号，并记录所述第一同步光信号的发送时间信息TA1；

所述Bob端基于本地时钟B向所述Alice端发送第二同步光信号，并记录所述第二同步光信号的发送时间信息TB3；

所述Bob端测量所述第一同步光信号并记录测量时间信息TB2；