[发明专利]针对连续变量量子密钥分发过程的异常通信检测方法

说明书

本发明公开了一种针对连续变量量子密钥分发过程的异常通信检测方法，包括搭建连续变量量子密钥分发异常通信检测系统；在建的系统中进行正常和异常情况下的量子密钥分发、获取通信数据并构建训练数据集；构建异常通信检测初步模型并训练得到异常通信检测模型；采用异常通信检测模型对实时进行的连续变量量子密钥分发过程进行监控，完成异常通信检测。本发明通过生成式对抗网络结合自动编码器技术，实现了对正常通信与异常通信之间数据特征的学习和区分，从而保证了本发明方法能够准确地检测出量子密钥分发系统中的异常通信，而且可靠性高、完整性好。

技术领域

本发明属于量子通信技术领域，具体涉及一种针对连续变量量子密钥分发过程的异常通信检测方法。

背景技术

随着经济技术的发展和人们生活水平的提高，数据安全性已经成为了人们关注的重点。量子密钥分发技术，以其安全的密钥传输能力，吸引了大量研究人员进行研究。量子密钥分发能使合法的通信双方在不可信任的量子信道中安全共享密钥；量子密钥分发主要是利用测不准原理和量子态不可克隆定理来保证通信过程的无条件安全。随着量子密码技术的日益成熟和应用越来越广泛，量子密钥分配系统的实际安全性，已经成为了学科研究的一个新热点。

根据信息编码维度，人们可以将QKD协议分为两大类，离散变量(DiscreteVariable，DV)协议和连续变量(Continuous Variable，CV)协议。其中，离散变量类协议发展较为成熟，目前传输距离相对较远，但是量子态的制备和探测难度相对较高；连续变量类协议起步晚，但是潜力大，尤其是相干态类协议，其量子态制备过程较为简单，探测方法可以利用零差探测或外差探测，近距离时其成码率更高，且容易与经典光通信相容。因此，目前研究的热点为连续变量类协议(CV-QKD)。

现在的连续变量量子密钥分发技术，不管在理论上或者实验上都取得了很大的进展，但是目前的连续变量量子密钥分发仍然有较多方面需要继续完善，主要的原因是现实条件与理论中理想情况的差距：由于检测和传输器件并不完美，连续变量量子密钥分发系统中这些设备的漏洞就成为了攻击者主要的攻击目标。而基于这些漏洞的相干攻击也成为了危害系统安全性的一种重要的攻击方式。

本振攻击、校准攻击和波长攻击的实施，主要是利用本振光存在的实际安全漏洞，而在具体实施时，饱和攻击则主要利用不完善的零差/外差检测器的漏洞，从而对系统的安全性造成极大的影响。这些攻击在实际的CVQKD应用中很难被发现，并且通常配合拦截重发攻击来窃取信息。一旦攻击成功，将会对系统安全性造成不可估量的严重后果。

针对这些攻击，很多文献和学者针对不同攻击类型，提出了一些识别和防御方法，主要是通过对检测的光学参数扰动和估计的过量噪声的界限进行高精度的多次计算和迭代，从而估计攻击的存在性。然而，在该类方法中，这两种干扰的估计，只能在密钥传输过程完成后才能进行。而且，该类方法在应用中存在时间长、资源消耗大、实时性差等问题。而目前的利用机器学习的攻击检测方法，又存在每次检测所需的数据量过大的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可靠性高、准确性好且科学稳定的针对连续变量量子密钥分发过程的异常通信检测方法。

本发明提供的这种针对连续变量量子密钥分发过程的异常通信检测方法，包括如下步骤：

S1.搭建连续变量量子密钥分发异常通信检测系统；

S2.在步骤S1搭建的连续变量量子密钥分发异常通信检测系统中，进行正常情况下的量子密钥分发以及异常情况下的量子密钥分发，并获取对应的通信数据；

S3.根据步骤S2获取的通信数据，构建训练数据集；

S4.构建异常通信检测初步模型；

S5.采用步骤S3得到的训练数据集对步骤S4构建的异常通信检测初步模型进行训练，从而得到异常通信检测模型；