[发明专利]一种基于树形QKD网络的量子密钥分发方法及系统

权利要求书

1.一种基于树形QKD网络的量子密钥分发方法，其特征在于，在树形网络中，当源节点与目的节点的父节点为同一节点，若父节点为不可信节点，源节点和目的节点将父节点作为MDI-QKD探测器生成密钥，若父节点为可信节点，直接通过异或中继进行共享密钥的传递；当源节点与目的节点的父节点不是同一节点，且传输路径中存在不连续出现的非可信中继节点时，将非可信节点作为MDI-QKD探测器生成密钥，再通过异或中继方法进行共享密钥的传递。

2.根据权利要求1所述的一种基于树形QKD网络的量子密钥分发方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：确认源节点S₀和目的节点S_d；

步骤S2：确定源节点S₀到目的节点S_d的路径；

步骤S3：判断源节点S₀和目的节点S_d的父节点位置，若源节点S₀和目的节点S_d的父节点为同一节点，则进入步骤S4，否则进入步骤S5；

步骤S4：若父节点是可信中继节点，则直接通过异或中继方法，将源节点S₀与父节点的初始共享密钥传递到目的节点S_d，结束；若父节点是不可信中继节点，源节点S₀和目的节点S_d通过QKD发射机发射光子到父节点的MDI-QKD接收机，利用MDI-QKD方法生成共享密钥，之后采用异或中继方案进行密钥传输，结束；

步骤S5：若路径中所有中继节点可信，直接通过异或中继方案，逐跳地将初始共享K₁密钥传递到目的节点S_d，结束；若路径中可信中继与非可信中继共存，进入步骤S6；

步骤S6：若连续出现非可信中继节点，则无法进行量子密钥分发，结束；若未连续出现非可信中继节点，将非可信节点作为MDI-QKD探测器生成密钥，再通过异或中继方法进行共享密钥的传递。

3.根据权利要求2所述的一种基于树形QKD网络的量子密钥分发方法，其特征在于，步骤S6中，所述若未连续出现非可信中继节点，将非可信节点作为MDI-QKD探测器生成密钥，再通过异或中继方法进行共享密钥的传递具体包括以下步骤：

步骤S61：在非可信中继节点出现前，通过异或中继方法进行共享密钥的传递；

步骤S62：当共享密钥传递到非可信中继节点S_u的前一可信中继节点S_A时，节点S_A和连接节点S_u的另一可信中继节点S_B通过QKD发射机发射光子到节点S_u的MDI-QKD接收机，使用MDI-QKD协议来实现接收机节点不可信情况下生成安全密钥K_AB；然后用K_AB异或加密共享密钥K₁发送到节点S_B，节点S_B使用K_AB对接收到的加密密钥进行异或解密得到共享密钥K₁，进而完成由可信节点至不可信节点再至可信节点的密钥传输。

4.一种基于树形QKD网络的量子密钥分发系统，其特征在于，包括一个以上的节点，各个节点组成树型拓扑，当其中两个节点之间进行密钥分发时，采用如权利要求1-3任一项所述的方法步骤。