[发明专利]一种量子保密通信网络的模拟方法

说明书

为了对实际QSCN进行细致刻画从而准确分析性能具体影响因素，本发明提供一种量子保密通信网络的模拟方法，属于量子保密通信网络的模拟分析领域。本发明包括：基于图论，用图G＝(V,E,F)模拟量子保密通信网络，V、E和F分别表示基于图论的量子保密通信网络中的节点、边和网络流的集合；其中，利用量子保密通信网络中连接节点对(s_i,t_j)的连接需求表示节点的属性；利用量子保密通信网络中的信道容量和密钥容量表示边(u_σ,v_φ)的属性；利用非负函数f(s_i,t_j,u_σ,v_φ)表示连接节点对(s_i,t_j)在边(u_σ,v_φ)上的网络流，f(s_i,t_j,u_σ,v_φ)的大小为数据包大小P的整数倍，所述网络流满足量子保密通信网络的容量和流量限制。

技术领域

本发明涉及一种量子保密通信网络的模拟方法，属于量子保密通信网络的模拟分析领域。

背景技术

随着QKD(Quantum key distribution,量子密钥分发)技术的快速发展以及应用性越来越强，其点对点的通信机制已经成为限制其应用规模的主要瓶颈。为了克服节点规模和通信距离的限制，使用QKD设备来构建QSCN(Quantum Secure CommunicationNetwork,量子保密通信网络)是必然的发展趋势。而随着QSCN的覆盖范围越来越大以及复杂性越来越高，对QSCN进行合适的建模对于网络的质量保障、成本控制、优化设计、性能验证等起着至关重要的作用。

在网络建模方面，仿真模型和分析模型是其两种主要的方法。仿真模型降低了QSCN性能评估的成本，2017年Mehic等人提出了一种QSCN仿真模型。该模型中为了对性能进行分析，仿真并实现了基于可信中继组网、信息中继模式的密钥生成功能和保密通信功能，但是此仿真模型在进行性能分析时未考虑到实际的密钥生成能力和实际的通信需求，不能反映真实QSCN的性能。随后为了能更真实的表征QSCN的性能，王亚星等人提出了一种QSCN仿真模型，此模型分别采用泊松随机过程和GLLP理论对端到端(nd-to-end，E2E)的通信需求和点到点(point-to-point,P2P)的密钥生成能力进行了建模；同时提出了ITS(information-theoretic secure，信息论安全)通信能力和ITS通信效率两个指标对网络性能进行了更准确的分析。该方法虽然可以对运行中的QSCN性能进行模拟和分析，但是仍无法准确给出性能的具体影响因素，无法对网络方案的合理性进行有效分析。现有技术存在的不足：目前的QSCN仿真模型，仅能模拟和分析运行中的QSCN性能，无法细致刻画出QSCN网络从而无法准确分析出性能具体影响因素。

发明内容

针对上述不足，本发明提供一种对实际QSCN进行细致刻画从而准确分析性能具体影响因素的量子保密通信网络的模拟方法。

本发明的一种量子保密通信网络的模拟方法，所述方法包括：

基于图论，用图G＝(V,E,F)模拟量子保密通信网络，V、E和F分别表示基于图论的量子保密通信网络中的节点、边和网络流的集合；

其中，利用量子保密通信网络中连接节点对(s_i,t_j)的连接需求表示节点的属性，s_i表示源节点，t_j表示目的节点，s_i∈V，t_j∈V；

利用量子保密通信网络中的信道容量和密钥容量表示边(u_σ,v_φ)的属性，节点u_σ∈V，节点v_φ∈V，(u_σ,v_φ)∈E；