[发明专利]一种基于量子加密的数字对讲系统

权利要求书

1.一种基于量子加密的数字对讲系统，其特征在于，包括：通信对讲终端和通信交换网关；

所述通信对讲终端用于对讲信息传输，所述通信对讲终端包括对讲通信模块和加解密模块，所述对讲通信模块用于对发送的对讲数据进行编码和调制以及对接收的对讲数据进行解码和解调，所述加解密模块用于根据量子密钥对发送数据进行加密和对接收数据进行解密，并根据业务需要更换加解密算法；

所述通信交换网关包括子网关模块、量子发生模块和量子密钥存储模块，所述子网关模块包括管理模块、量子密钥分发模块和量子探测模块，所述管理模块用于管理对讲信息传输过程中的密钥申请、注册、对讲信息传输传输的通信地址和通信参数；所述量子发生模块用于生成具有随机性的量子密钥；所述量子密钥存储模块用于存储所述量子随机数发生模块生成的量子密钥；所述量子密钥分发模块用于将所述量子密钥存储模块存储的量子密钥分配给通信对讲终端的加解密模块，所述量子密钥分发模块与所述加解密模块之间形成量子通信信道，可通过量子纠缠操作完成量子密钥的传递和初始化,所述密钥只有通信双方持有，所述量子密钥分发模块采用线程同步技术保证数据在加密、解密过程中所使用的密钥是一一对应的；所述量子探测模块用于标定所述量子密钥分发模块中的量子密钥位置；

其中，所述对讲通信模块包括数据编码模块、数字调制解调模块和选频模块，当发送对讲信息时，所述数据编码模块用于将要输出的对讲信息进行编码压缩，然后由所述数字调制解调模块根据所述选频模块设定的频率对经过编码的对讲数据进行信号调制，由加解密模块加密后将信息发送出去；当接收对讲信息时，由所述加解密模块对接收信息进行解密，所述数字调制解调模块根据接收频率对接收的对讲数据进行信号解调，所述数据编码模块将经过解调的对讲信息进行解码，然后由音频输出模块输出，加解密模块与所述数字调制解调模块相连接；

所述管理模块包括调度管理平台和VPN服务器，所述调度管理平台与所述VPN服务器相连接，所述管理模块与通信组内的通信对讲终端之间形成通信信道，所述通信信道用于传输经过量子加密的密文；

所述量子探测模块包括单光子探测器电路，所述单光子探测器电路包括门脉冲发生器、电阻R1至电阻R10、电容C1至电容C3、三极管Q1、运放U1至运放U3、雪崩光电二极管APD、保护二极管D1、D触发器U4和放电控制开关S1，所述门脉冲发生器的输出端通过所述电阻R1与所述三极管Q1的基极相连，所述三极管Q1的发射极通过所述电阻R2接地，所述三极管Q1的集电极与所述电阻R3的一端和所述雪崩光电二极管APD的负极并接，所述电阻R3的另一端接电源，所述雪崩光电二极管APD的正极与所述电容C1的一端和所述电阻R4的一端并接，所述电阻R4的另一端接地，所述电容C1的另一端与所述运放U1的反相输入端相连，所述电容C2并接在所述运放U1的反相输入端与输出端之间，所述运放U1的输出端通过所述电阻R5与所述运放U2的反相输入端相连，所述电阻R6并接在所述运放U2的反相输入端与输出端之间，所述运放U2的输出端与所述运放U3的同相输入端相连，所述运放U3的反相输入端与所述电阻R8的一端和所述电阻R7的一端并接后接基准电压，所述电阻R8的另一端接电源,所述电阻R7的另一端接地，所述运放U3的输出端与所述二极管D1的正极相连，所述二极管D1的负极与所述电阻R10的一端和所述D触发器U4的时钟输入端相连，所述电容C3的一端和所述电阻R9的一端并接后与所述D触发器U4的控制端相连，所述电容C3的另一端接地。

2.如权利要求1所述的基于量子加密的数字对讲系统，其特征在于，量子加密包括：获取数据发送方的通信对讲终端发送的TCP数据包或UDP数据包的数据部分；所述加解密模块根据所述量子密钥分发模块分发的量子密钥利用加密算法生成加密密钥对发送数据进行加密；并计算经过量子加密后TCP数据包或UDP数据包的校验和获得IP数据报的数据部分；然后对IP数据报的首部进行调整，将首部信息和所述IP数据报的数据部分封装成IP数据报完成加密。

3.如权利要求1所述的基于量子加密的数字对讲系统，其特征在于，量子解密包括：根据所述管理模块保存的IP数据报的源地址和量子密钥的解密密钥对IP数据报中TCP数据包或UDP数据包的数据部分进行解密；计算解密后TCP数据包或UDP数据包的校验和获得解密后的IP数据报的数据部分；然后对IP数据报的首部进行调整，将首部信息和解密后的IP数据报的数据部分封装成IP数据报。