[发明专利]面向数据中心的负载均衡的量子密钥资源分配系统

权利要求书

1.一种面向数据中心的负载均衡的量子密钥资源分配系统，其特征在于：包含

网络初始化模块，在面向数据中心的光网络中配置网络拓扑结构及各项参数；

连接请求产生模块，根据源节点与目的节点均匀分布产生连接请求；

量子密钥池设定模块，初始化量子密钥池状态；

工作路径计算模块，使用K条最短路径算法，计算出从源节点到目的节点的K条候选路径，最后选择最优的路径作为工作路径；

时隙资源分配模块，计算出业务量子密钥消耗速率，按照首次命中算法分配相应个数的时隙；

计算资源分配模块，为每个业务分配数据中心的计算资源；

链路更新模块，链路的权值变化时更新链路的状态；

业务负载模块，在业务选择的K条最短路径中，记录下每条链路承载的业务数，并根据数量从小到大依次排序；

所述工作路径计算模块的工作过程为

依据链路量子密钥生成速率与业务消耗总速率的相对关系以及量子密钥池的剩余工作时间作为权值，建立业务的工作路径；优先选择链路量子密钥生成速率大于业务消耗总速率的链路，此时量子密钥池处于净增长状态；其次选择跳数作为次优先级，跳数越少，经过的节点数越少，消耗的量子密钥就更少，若跳数一致，则根据两条链路的相对负载数，进行选路；优先选择业务负载较少的链路，该链路就会更晚的进入负增长状态；若链路量子密钥生成速率小于业务消耗总速率，此时依据量子密钥池剩余工作时间的倒数确定选路的优先级，即1/T＝(v-v_k)/k₁，该值越大则说明该密钥池更晚结束服务；请求若路径建立成功，则执行步骤五，否则业务请求发生阻塞；其中v_k是量子密钥消耗速率，v是链路量子密钥生成速率，k₁是面向数据中心的光网络中一个链路量子密钥池中量子密钥余量，T是量子密钥池剩余工作时间。

2.按照权利要求1所述的面向数据中心的负载均衡的量子密钥资源分配系统，其特征在于：所述网络初始化模块的工作过程为

设置面向数据中心的光网络配置网络拓扑结构，面向数据中心的光网络中链路状态，网络光交换节点数，光纤链路数，每条链路的量子密钥生成速率，量子密钥余量及最低消耗阈值，整个网络需要的数据中心个数。

3.按照权利要求1所述的面向数据中心的负载均衡的量子密钥资源分配系统，其特征在于：所述连接请求产生模块的工作过程为

生成业务请求，业务请求用R(s，d，q，t，CO_s，CO_d)表示，它表示从源节点s到目的节点d的业务请求；其中，q为业务需要的量子密钥数量，t为量子密钥的更新时间，CO_s、CO_d分别代表源节点s、宿节点连接的数据中心上的计算资源需求；业务的到达满足λ的泊松分布，时间间隔满足μ的负指数分布；设置每个业务需要的量子密钥数量及量子密钥更新时间，计算该业务的量子密钥消耗速率v_k＝q/t。

4.按照权利要求1所述的面向数据中心的负载均衡的量子密钥资源分配系统，其特征在于：所述量子密钥池设定模块的工作过程为初始化量子密钥池状态，在面向数据中心的光网络G_k(N，L，V，K，D)中N是节点的集合，L是有向链路的集合，V＝{v₁，v₂，v₃，...}是面向数据中心的光网络中每个链路量子密钥生成速率的设置集合，K＝{k₁，k₂，k₃，...}是面向数据中心的光网络中每个链路量子密钥池中量子密钥余量的集合，D＝{d₁，d₂，d₃，...}是面向数据中心的光网络中与节点连接的数据中心的设置集合。