[发明专利]一种支持量子密钥进行数据加密以太网交换机

说明书

本发明公开了一种支持量子密钥进行数据加密以太网交换机，由交换模块、管理模块、数据加密模块三个部分组成，交换模块包含能够对应实现二层以太网交换机的包复制转发功能、端口聚合、端口映射、VLAN、ACL、IGMP、Qos、STP、MSTP、RSTP、AAA认证、RADIUS认证、DHCP、SNMP、ARP标准二层以太网功能的功能单元，管理模块包含能够对应实现交换机管理、加密管理、密钥管理、流量控制功能的功能单元，数据加密模块包含能够对应实现数据加密、数据摘要功能的功能单元。本发明实现基于以太网帧的量子密钥加密，同时与标准二层以太网交换机功能叠加集成，实现“二层以太网交换机+量子密钥数据加密”，简化量子密钥加密网络的设计及部署。

技术领域

本发明涉及以太网交换机技术领域，尤其涉及一种支持量子密钥进行数据加密以太网交换机。

背景技术

近年来随着量子通信技术的蓬勃发展，基于量子密钥进行数据加密的数据安全系统被广泛的应用到了电力、能源、金融、交通等各个行业，量子密钥以真随机性、不可复制性被行业广泛认可为天然安全的密钥、不可破解的密钥。现阶段量子密钥加密的组网方案如图4所示，由图可知现阶段量子密钥加密的两点之间主流组网方式为：量子密钥分发设备(QKD)通过独立的光纤通道进行基于光量子的秘钥生产，生产出来的量子密钥存放在量子密钥存储设备(QKM)中，然后通过量子加密设备(QVPN)实现对数据通道的量子加密并在经典信道TCP/IP网络中传送。

采用上述组网方式实现的量子保密通信目前主要存在如下两个瓶颈，一是只能实现通道级的加密：现阶段量子密钥加密普遍采用VPN设备实现通道级的加密，对接入通道中传输的数据进行全加密，无法实现对于数据包的加密；二是组网设备中必须增加量子加密设备(VPN)：如果要实现量子密钥对数据的加密必须在需要加密的网络中增加VPN设备，否则无法将明文传输转换成添加密钥的密文传输。在网络中增加VPN设备，增加了网络的故障点、增加了数据加密的复杂性及影响网络整体规划。让基于量子密钥进行数据加密变的困难复杂。

为此，发明人期望提供一种新的支持量子密钥进行数据加密的以太网交换机。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述问题，提供一种支持量子密钥进行数据加密以太网交换机。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现：

一种支持量子密钥进行数据加密以太网交换机，该以太网交换机由交换模块、管理模块、数据加密模块三个部分组成，所述交换模块包含能够对应实现二层以太网交换机的包复制转发功能、端口聚合、端口映射、VLAN、ACL、IGMP、Qos、STP、MSTP、RSTP、AAA认证、RADIUS认证、DHCP、SNMP、ARP标准二层以太网功能的功能单元，所述管理模块包含能够对应实现交换机管理、加密管理、密钥管理、流量控制功能的功能单元，所述数据加密模块包含能够对应实现数据加密、数据摘要功能的功能单元；

所述数据加密模块的加密方法包含以下步骤：

S1：数据帧从交换机的10GE端口进入FPGA；

S2：FPGA收到数据包之后进行按照最短队列长度优先的规则进行在八个ingress队列中进行分发；

S3：每个ingress队列对应的hash模块从队列中读出数据帧，按照SM3标准和SHA标准对数据帧进行填充对齐，然后对数据帧从帧头到帧尾进行数据摘要操作，在数据帧尾部附加256bit或160bit信息摘要，然后将数据帧写入egress队列；

S4：在egress队列的后面设有一个保序调度器模块，保序调度器模块能够按照数据包在交换芯片侧进入的顺序，来调度8个egress队列中的数据帧输出到加密模块；