【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及量子密鑰分發(fā)，具體為融合sdn的多層qkd星座模型及密鑰分發(fā)路由算法的搭建方法。
技術(shù)介紹
1、自由空間量子密鑰分發(fā)是一種基于量子力學(xué)原理，通過光子在自由空間中傳輸來安全生成和共享加密密鑰的技術(shù)。
2、量子密鑰分發(fā)(quantum?key?distribution，qkd)是一種利用量子態(tài)的不可克隆性和測量破壞性原理來實現(xiàn)安全密鑰分發(fā)的信息加密技術(shù)，能為通信雙方提供一種無法被竊聽和破解的安全密鑰分發(fā)機制[1]。在bb84協(xié)議中，單光子信號通常用于實現(xiàn)量子密鑰分發(fā)。然而，由于單光子信號在光纖中的傳輸損耗呈指數(shù)級增長，在長距離傳輸中難以避免高損耗和退偏現(xiàn)象，這對構(gòu)建跨洲際的量子安全通信量子密鑰分發(fā)的光纖網(wǎng)絡(luò)造成了挑戰(zhàn)[2-3]。自由空間量子密鑰分發(fā)(free-space?quantum?key?distribution，fso?qkd)將成為長距離環(huán)境下更有效的方案，可為全球范圍內(nèi)提供超長距離的量子密鑰安全服務(wù)[4]。隨著目前跨洲際范圍內(nèi)的安全業(yè)務(wù)日益增加，世界各國開始對面向大規(guī)模量子衛(wèi)星組網(wǎng)以及量子密鑰分配技術(shù)的研究產(chǎn)生了高度重視，其中研究如何構(gòu)建量子衛(wèi)星星座以及如何制定端到端的衛(wèi)星密鑰分配路由算法，是未來量子衛(wèi)星密鑰分發(fā)技術(shù)走向?qū)嶋H的關(guān)鍵。
3、目前，對于自由空間量子衛(wèi)星密鑰分發(fā)相關(guān)技術(shù)的研究已取得一定的成果。意大利帕多瓦大學(xué)研究團隊villoresi等人[5]于2008年通過低地球軌道(low?earth?orbit，leo)衛(wèi)星成功實現(xiàn)了單光子信號的量子通信實驗，證明了leo衛(wèi)星與地面間
4、上述研究針對量子衛(wèi)星密鑰分發(fā)在星座設(shè)計、星間鏈路優(yōu)化、密鑰資源分配方面取得了一定的成果。但忽略了在自由空間中，數(shù)萬千米的傳輸距離會給量子密鑰的生成速率帶來指數(shù)級衰減，也未考慮到長距離的信號傳輸會帶來較大的端到端通信時延，并且沒有對星間有限的量子密鑰資源制定集中的資源管理方案，具體來說即為：目前自由空間量子密鑰分發(fā)中量子密鑰生成速率較低，密鑰生成速率還受傳輸距離影響呈指數(shù)級變化，導(dǎo)致無法支撐高強度的安全業(yè)務(wù)請求，同時通信雙方端到端的通信時延普遍也比較高。
5、因此需要對以上問題提出一種新的解決方案。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的在于提供融合sdn的多層qkd星座模型及密鑰分發(fā)路由算法的搭建方法，以解決
技術(shù)介紹
中提出的技術(shù)問題。
2、為實現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)提供如下技術(shù)方案：融合sdn的多層qkd星座模型的搭建方法，至少包括以下步驟：
3、s1：設(shè)定可信中繼量子密鑰分發(fā)星座模型，所述可信中繼量子密鑰分發(fā)星座模型為三層軌道衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)星座模型，充分發(fā)揮geo、meo和leo三種軌道衛(wèi)星特點；
4、s2：基于s1進一步的提出量子衛(wèi)星光網(wǎng)絡(luò)的多層架構(gòu)與動態(tài)管理策略；
5、s3：進行密鑰資源模型設(shè)置，引入量子密鑰池作為量子密鑰的緩存，所述量子密鑰池為qkp，所述qkp用于存儲每對量子節(jié)點之間生成的密鑰對，密鑰存儲在成對出現(xiàn)的量子節(jié)點的對應(yīng)qkp中，所述qkp中的密鑰在安全業(yè)務(wù)請求到來時提供給加解密模塊，實現(xiàn)密鑰中繼功能；
6、s4：密鑰生成與消耗；
7、s5：進行鏈路狀態(tài)評估，進而更好的描述拓撲中量子密鑰的數(shù)量與更新情況。
8、進一步地，所述s1至少包括以下步驟：
9、在衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)場景模型中，量子衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的leo層采用均勻分布的walker星座，包含個軌道平面，每個軌道均勻分布q個衛(wèi)星，共計個低軌衛(wèi)星；
10、每顆leo衛(wèi)星都與四個相鄰的低軌軌道相連，其中兩個在同一軌道上，另外兩個在不同軌道上，同一軌道層的衛(wèi)星可以通過星間鏈路連接，而不同軌道層的衛(wèi)星可以通過軌道間鏈路連接，以保證跨軌道的量子密鑰傳輸；
11、leo衛(wèi)星與地面站通過星地鏈路建立量子通信，meo衛(wèi)星可與leo衛(wèi)星建立輔助通信鏈路，輔助通信鏈路用于輔助leo層進行復(fù)雜的量子密鑰路由與轉(zhuǎn)發(fā)，且用于直接和地面站建立通信鏈路，以增強量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)的冗余性和可靠性；
12、所述geo衛(wèi)星具有廣泛的覆蓋能力用來作為監(jiān)測衛(wèi)星，負責(zé)收集與轉(zhuǎn)發(fā)leo層和meo層的拓撲資源與量子密鑰資源信息到地面站，便于地面站及時更新衛(wèi)星節(jié)點及其鏈路資源信息；
13、所述地面站分布于世界各地，所述地面站之間建立端到端的安全業(yè)務(wù)請求，通過與自由空間中繼衛(wèi)星建立連接，所述中繼衛(wèi)星之間進行點對點密鑰分發(fā)，從而實現(xiàn)超遠距離的量子密鑰分發(fā)服務(wù)。
14、進一步地，所述s2中的量子衛(wèi)星光網(wǎng)絡(luò)的多層架構(gòu)至少包括應(yīng)用層、sdn控制層、數(shù)據(jù)層和qkd層；
15、所述應(yīng)用層由地面站組成，地面用戶之間能生成安全本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.融合SDN的多層QKD星座模型的搭建方法，其特征在于：至少包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的融合SDN的多層QKD星座模型的搭建方法，其特征在于：所述S1至少包括以下步驟：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的融合SDN的多層QKD星座模型的搭建方法，其特征在于：所述S2中的量子衛(wèi)星光網(wǎng)絡(luò)的多層架構(gòu)至少包括應(yīng)用層、SDN控制層、數(shù)據(jù)層和QKD層；
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的融合SDN的多層QKD星座模型的搭建方法，其特征在于：所述S4至少包括以下步驟：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的融合SDN的多層QKD星座模型的搭建方法，其特征在于：所述S5至少包括以下步驟：
6.密鑰分發(fā)路由算法的搭建方法，用于上述權(quán)利要求1-5任意一項所述的融合SDN的多層QKD星座模型的搭建方法，其特征在于：所述密鑰分發(fā)路由算法基于融合SDN的多層QKD星座模型，用于確保該融合SDN的多層QKD星座模型在不同網(wǎng)絡(luò)負載下實現(xiàn)高效量子密鑰分發(fā)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的密鑰分發(fā)路由算法的搭建方法，其特征在于：所述密鑰分發(fā)路由算法的輸入為x(Si,d
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的密鑰分發(fā)路由算法的搭建方法，其特征在于：所述密鑰分發(fā)路由算法至少包括以下步驟：
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的融合SDN的多層QKD星座模型及密鑰分發(fā)路由算法的搭建方法，其特征在于：所述S4至少包括以下步驟：
...【技術(shù)特征摘要】
1.融合sdn的多層qkd星座模型的搭建方法，其特征在于：至少包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的融合sdn的多層qkd星座模型的搭建方法，其特征在于：所述s1至少包括以下步驟：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的融合sdn的多層qkd星座模型的搭建方法，其特征在于：所述s2中的量子衛(wèi)星光網(wǎng)絡(luò)的多層架構(gòu)至少包括應(yīng)用層、sdn控制層、數(shù)據(jù)層和qkd層；
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的融合sdn的多層qkd星座模型的搭建方法，其特征在于：所述s4至少包括以下步驟：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的融合sdn的多層qkd星座模型的搭建方法，其特征在于：所述s5至少包括以下步驟：
6.密鑰分發(fā)路由算法的搭...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：曹陽，譚青洋，彭小峰，左競，陳楊，熊培富，
申請(專利權(quán))人：重慶理工大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
還沒有人留言評論。發(fā)表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。