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专题
2019/5/6 14:48

软件定义的量子密钥分发网络技术研究

邮电设计技术  马彰超,曹 原,董 凯,赵永利

马彰超(国科量子通信网络有限公司,北京 100193);曹 原,董 凯,赵永利(北京邮电大学,北京 100876)

本文版权为《邮电设计技术》所有,如需转载请联系《邮电设计技术》编辑部

摘 要:介绍国内外量子密钥分发网络的发展状况,提出了一种软件定义量子密钥分发网络体系架构,实现量子密钥分发网络的可编程性,有利于构建面向多种业务和复杂应用的开放、灵活、智能的量子密钥分发网络。从网络部署、管理及运营角度,概述了软件定义量子密钥分发网络在组网与应用中涉及的关键技术。

关键字:量子通信;量子密钥分发;信息安全;网络架构

doi:10.12045/j.issn.1007-3043.2019.04.016

引言

随着信息技术的发展和互联网应用的普及,网络信息安全越来越受到人们的重视。特别是美国“棱镜门”事件被曝光后,各国在网络信息安全方面的投入开始加大,防止网络窃听、保障信息安全可靠传输再次受到各国的高度重视。基于量子通信的量子密钥分发(QKD——quantum key distribution)技术的出现及其实用化,为网络信息安全的发展开辟了一条新的道路。

量子通信作为量子信息科学的重要分支,是利用量子态作为信息载体的全新通信技术。量子通信不同于以电磁波为信息载体的经典通信,其具备由“测量塌缩理论”“海森堡测不准原理”和“量子不可克隆定律”等量子力学基本定律带来的全新特性,使得量子密钥分发具有理论上无条件安全的优势[1-2]。以量子密钥分发作为安全支撑手段可以保障网络信息传递的长期安全性。

欧盟发布的量子技术旗舰计划《量子宣言》,将以量子密钥分发为核心的量子保密通信网络作为网络信息安全领域未来发展的重要方向。

美国、英国、奥地利、瑞士、日本等国家和地区都积极研究基于量子密钥分发的量子保密通信网络,并进行相关实验和试点。同时,我国也先后开展了多项重大技术研究,针对量子保密通信局域网城域网广域网开展了相关实验和试点工作,包括用于连接城域网的量子保密通信网络京沪干线工程、星地一体化广域量子保密通信网络等。随着量子密钥分发技术的不断成熟和应用规模的不断扩大,研究构建高安全、高服务质量、低成本的量子保密通信网络具有重要的现实意义和长远的战略意义。

本文从量子密钥分发网络的研究进展出发,介绍了国际和国内量子密钥分发网络的发展状况,提出了一种软件定义量子密钥分发网络体系架构,并概述了软件定义量子密钥分发网络在组网与应用中涉及的关键技术。

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