[实用新型]一种信道复用的量子密钥分发系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及光传输安全通信技术领域，特别涉及一种信道复用的量子密钥分发系统。

背景技术

随着互联网的大范围普及，人类之间的信息传递达到了前所未有的数量和频率，各种隐私信息越来越多地暴露在互联网上，因此，人类对保密通信的需求也到了前所未有的高度。现在的互联网信息安全的加密方式称为“公开密钥”密码体系，其原理是通过加密算法，生成网络上传播的公开密钥，以及留在计算机内部的私人密钥，两个密钥必须配合使用才能实现完整的加密和解密过程。

现代互联网使用的加密标准是20世纪70年代诞生的RSA算法，即利用大数的质因子分解难以计算来保证密钥的安全性。

量子密钥分配是1984年物理学家Bennett和密码学家Brassard提出了基于量子力学测量原理的BB84协议，量子密钥分配可以从根本上保证了密钥的安全性。

如图1所示，现有技术中量子密钥分发系统在发送端与接收端一般包括三个传输通道：

同步信道，用于传输同步光脉冲序列；

信号信道，用于传输单光子脉冲序列；

经典信道，用于身份认证、量子密钥后处理中的对基、纠错、保密放大等算法的信息传输使用。多条信道分别传输也在一定程度上增加系统的运营成本。

同步信道和信号信道可以通过波分复用的方法在一根光纤中传输，如图2所示，采用波分复用方式需要使用波分复用器，进一步增加了系统的复杂度以及提高了生产成本。

经典信道一般通过公网传输，如以太网、城域网等，而公网无法保证高度的可靠性，信号传输过程中会出现丢失而需要重传等问题，并且信号传输的延时也不确定，造成量子密钥处理的速率下降，影响系统的性能。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种信道复用的量子密钥分发系统，以解决现有技术中量子密钥分发系统的发送端与接收端通过多条信道分别传输在一定程度上增加系统的运营成本，以及量子密钥处理的速率下降，系统性能不佳的技术性缺陷。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种信道复用的量子密钥分发系统，包括发送端与接收端，所述发送端包括信号激光器、发送端以太网模块、8B/10B编码模块、串行器以及发送端SFP光模块，所述接收端对应的设置有单光子探测器、接收端SFP光模块、8B/10B解码模块、解串器以及接收端以太网模块，所述发送端以太网模块、8B/10B编码模块、串行器以及发送端SFP光模块依次连接，所述接收端SFP光模块、8B/10B解码模块、解串器以及接收端以太网模块依次连接，所述发送端SFP光模块通过光纤与接收端SFP光模块连接，所述信号激光器通过光纤与单光子探测器连接。

优选地，所述发送端SFP光模块与信号激光器采用同一光纤分别对应连接接收端SFP光模块与单光子探测器。

优选地，所述光纤的发送端设置有波分复用器，光纤的接收端设置有解波分复用器。

优选地，所述光纤的发送端设置有时分复用模块，光纤的接收端设置有解时分复用模块。

本实用新型还公开了一种信道复用的量子密钥分发系统，包括以下步骤：

1)认证数据打包：接收端与发送端的传输协议采用标准以太网协议，发送端的身份认证、对基、纠错、保密放大的认证数据信息通过以太网模块打包成以太网包，送至8B/10B编码模块；

2)同步时钟嵌入认证数据：将以太网包内的认证数据采用8B/10B编码模块进行编码，编码后将同步时钟信息内嵌至认证信息中；

3)信息传输方式转换：内嵌有同步时钟信息的认证数据信息通过串行器由并行的低速信号转换为高速的串行信号；

4)信号传输：高速的串行信号通过发送端SFP光模块由电信号转换为光信号通过光纤传输至接收端SFP光模块，同时信号激光器发射信号光经过光纤传输至接收端的单光子探测器进行探测；

5)同步时钟恢复：接收端SFP光模块中的时钟恢复单元从内嵌有同步时钟信息的认证数据信息中恢复出嵌入的同步时钟信息，同时该同步时钟信息传输中单光子探测器用于单光子探测；

6)接收端的8B/10B解码模块解码：接收端的8B/10B解码模块对认证数据进行解码；

7)接收端以太网模块拆包：接收端以太网模块通过拆以太网包接收相应的身份认证、量子密钥后处理中的对基、纠错、保密放大的认证信息。

优选地，所述内嵌有同步时钟信息的认证数据与信号光通过波分复用的方式由发送端传输至接收端。