[发明专利]一种用于实现量子通信服务区块链的方法

说明书

为了解决量子通信网络规模应用技术难题，本发明公开了一种用于实现量子通信服务区块链的方法，其特征在于，选择加入区块链的量子中继节点、记账节点和服务节点，多个量子中继节点把其中继状态发送给记账节点，服务节点保存其与每一个相邻量子中继节点之间的共享量子密钥及其密钥标识，记账节点记录多个量子中继节点的中继状态并形成中继状态区块，中继状态区块按时间顺序连接成为中继状态区块链，服务节点基于中继状态区块提供密钥服务。采用本发明方法进行量子通信服务不需要实时协调QKD链路，无性能瓶颈；可降低对节点可信性的要求，降低量子节点的安全管理风险，安全性和效率都更高，用户体验更好，具有更好的应用推广前景。

技术领域

本发明涉及量子通信网络和区块链技术领域，尤其涉及一种用于实现量子通信服务区块链的方法。

背景技术

由于量子信号不能克隆和放大，因此，远距离量子通信（目前，主要是量子密钥分发(QKD)）需要进行落地转发。通常在量子密钥分发网络中采用量子密钥可信中继技术。在已公开的量子密钥可信中继方案中，被中继的密钥在中继节点落地，安全性基于所有参与中继的量子节点的可信性，因此这种中继节点被叫做可信中继节点。在一条量子密钥中继链路上，链路两端的节点分别称为源节点和宿节点，链路中间的节点称为中继节点。可信中继是一种通用的技术，也是目前组建QKD网络的首选方案。但是，目前公开的可信中继方案都存在量子链路并发冲突的性能瓶颈、延迟较大、量子密钥中继的带宽较低和节点的可信性管理难题等局限性。实际上，量子通信与区块链结合可为解决上述问题提供高效的解决方案，但是，公开的相关技术方案依然依赖量子可信中继节点的可信性，没有完全解决节点的可信性管理问题。基于量子通信网络构建量子通信服务区块链可大幅度提升量子中继效率和量子安全服务接入规模，具有良好的应用前景和市场空间。

发明内容

针对背景技术中量子密钥可信中继技术的缺陷，本发明公开了一种用于实现量子通信服务区块链的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1) 选择通过量子通信链路连通的多个量子中继节点，选择至少一个节点作为记账节点，选择至少一个节点作为服务节点，(2)在创建中继状态区块的时间窗口内，多个量子中继节点把其中继状态发送给记账节点，服务节点保存其与每一个相邻量子中继节点之间的共享量子密钥及其密钥标识，记账节点记录多个量子中继节点的中继状态并形成中继状态区块。

进一步的，上述选择量子中继节点的方法包括但不限于：根据接入条件选择或部署在量子通信网络中主要发挥量子中继功能的量子中继节点，并对所述量子中继节点系统进行状态初始化。

进一步的，上述选择记账节点的方法包括但不限于：由节点投票产生和由网络管控中心指定产生，并对被选定的记账节点系统进行状态初始化，多个记账节点根据共识机制进行竞争记账或轮流记账。

进一步的，上述中继状态的内容包括但不限于：量子中继节点与任意两个相邻量子节点之间的共享量子密钥的异或值、中继状态标识和中继状态标识的数字签名，其中所述中继状态标识的内容包括但不限于区块编号、异或值的Hash值、量子中继节点ID、量子中继节点的上一个节点ID及下一个节点的ID。

进一步的，上述量子中继节点把其中继状态发送给记账节点的方法包括但不限于：明文发送和加密发送。

进一步的，上述中继状态区块包括但不限于：所有服务节点都可以访问的中继状态区块、只有被授权的服务节点才可以访问的中继状态区块和只在两个服务节点之间共享的中继状态区块。

进一步的，上述密钥标识的内容包括但不限于：相邻节点的ID和区块编号。

进一步的，上述服务节点基于中继状态区块提供量子密钥分发服务，其包括但不限于：为任意两个或多个量子通信节点提供密钥服务和为任意两个或多个应用终端提供密钥服务。

进一步的，上述接入条件包括但不限于：量子中继节点系统具有用户不可见的用于数字签名的私钥、具有实时监控装置、具有防拆解保护措施、能够通过系统安全性测评。