基于信任中继的量子密钥分配网络中的业务实时动态支持技术研究

• 作 者: 程先柱
• 机 构: 北京邮电大学
• 出 处: 北京邮电大学
• 发表日期: 2011年期
• 关键词: 量子密钥分配 网络模型 排队模型 时延估计 网络服务质量 业务实时动态支持技术

密码学在人类发展历史上一直扮演着非常重要角色。现代加密方法主要有非对称密钥体系和对称密钥体系。非对称密钥体系的安全性基于计算复杂度；对称密钥体系中的一次一密加密是严格证明的最安全加密方法，但实现该算法最大难题是密钥的安全分发。量子密钥分配技术解决了这个问题，其依靠量子力学理论无条件保证密钥分配安全性。量子密钥分配系统的组网方案有三种：基于光学节点、基于量子中继和基于信任中继，其中基于信任中继的量子密钥分配网络最为可行。　　
出于成本上的考虑，将量子密钥分配网络与光网络融合是实现量子密钥分配技术实用化的最可行办法。目前此方面研究较多，但是还没有一个完整的网络融合模型。因此本文首先提出一种量子密钥分配网络与光网络的融合模型，并定义量子密钥层、传输层和控制层的功能和组成模块，三层之间紧密配合实现密钥分配的请求控制和密钥的自动分发。该网络模型充分考虑量子密钥分配技术发展现状，为将来的密钥分配网络与光网络融合建设提供了一定参考。　　
传统点对点密钥分配系统下的排队模型已被证明是典型的M/M/1模型，在该机制下量子密钥只有在数据分组到达节点时才产生，所以存在分组时延。预缓存机制的提出最大化地利用了量子信道带宽，并解决了点对点量子密钥分配系统中业务分组时延过大的问题。本文针对此特殊排队模型进行分析，通过数学推导得出计算数据分组时延的公式，并通过仿真结果证明了理论推导结果的正确性。　　
网络服务质量(QoS)是网络提供给各项业务服务性能的总称。人们对量子密钥分配网络的服务质量关注较少，因此在本文我们着重研究了基于信任中继量子密钥分配网络的服务质量支持机制。首先，分析了量子密钥分配网的特征和不同业务的要求。在此基础上，提出了一种面向信任中继量子密钥分配网络的服务质量支持机制，可支持密钥保证型、密钥优先型和密钥尽力型三种不同业务。仿真结果证明了它们之间的性能差异。　　
文章在最后进行了概括和总结，并对未来的研究热点做出了展望。