[发明专利]一种多路径密钥中继方法、量子密钥分发设备及系统

说明书

本发明提供了一种多路径密钥中继方法、量子密钥分发设备及系统，选择不同的多条路径进行密钥中继，将多条路径的中继密钥数据通过卷积运算进行混合；在HMAC运算过程中加入预先协商的安全密钥，生成共享密钥。本发明相对于采用单路径中继路由进行密钥中继的方法，通过多路径密钥中继，充分利用了网络资源，提升了密钥中继的吞吐量，且能够同时提高密钥中继的安全性和密钥中继速度。

技术领域

本发明属于量子密码网络的加密通信技术领域，具体涉及一种多路径密钥中继方法、量子密钥分发设备及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

网络终端通过密钥中继获得共享密钥，利用共享密钥加密数据是目前量子密码网络实现量子密钥加密通信的主要方式之一。目前单路径中继路由是实现密钥中继的主要方法。

单路径中继路由的一般方法为，首先通过拓扑更新方法，每个密钥中继节点获得用于确定密钥中继路由路径的网络拓扑，然后中继节点利用网络拓扑计算本中继节点到目的节点的最短路由路径，将本节点的中继密钥数据使用与下一个节点共享的量子密钥加密发送给下一个节点，下一个节点收到加密数据后解密获得中继密钥数据。

单路径中继路由的缺陷在于，中继密钥数据暴露于每个中继节点，中继密钥的安全性过分依赖中继节点的安全性，即密钥中继的路由过程中路由路径上的任一中继节点不安全，则中继密钥就会变的不安全。另外，与经典网络数据路由一样，密钥中继路由也同样会存在中继路径的拥塞问题。单路径中继路由算法无法达到或接近网络密钥中继的最大吞吐量。

随着量子密码网络的建设和发展，其网络结构日趋复杂，其多连通性越来越好，单路径中继路由不能充分利用当前的网络环境，不能充分提高网络在密钥中继方面的吞吐量和提高密钥中继速度。

因此，很多研究者的目光都转入了多路径中继上，但是，据发明人了解，目前的多路径中继路由并不能同时兼顾密钥中继的安全性和增加密钥中继量两方面的要求。以文献号为CN 105827397 A的专利为例进行说明，其公开了基于可信中继的量子密钥分发系统、方法及装置，该专利方案在路由设备彼此连接形成网状拓扑的基础上，在发送方量子密钥分发设备与接收方量子密钥分发设备之间多路径地进行密钥协商，并采用预先设定的策略确定是否需要对所述多路径协商得到的共享密钥进行合并，并执行相应的合并操作。但该专利方案不能同时兼顾密钥中继的安全性和增加密钥中继量两方面，或者为了增加安全性通过密钥异或运算消耗降低了实际生成的密钥量，或者通过多路径密钥中继增加了中继密钥量却忽视了个别中继节点的不可信对密钥中继造成的不安全性。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种多路径密钥中继方法、量子密钥分发设备及系统，本发明能够同时提高密钥中继的安全性和密钥中继速度。

根据一些实施例，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一目的是提供一种多路径密钥中继方法，旨在利用快速傅里叶变换，将多路径中继的密钥通过卷积运算进行充分混合，即使攻击者通过攻击部分中继路径获得部分中继密钥，也很难获取密钥数据中的部分密钥信息，保证了密钥中继的安全性，同时，快速傅里叶变换运算增加了卷积运算的速度，加快了生成密钥的计算速度。能够获得兼顾密钥中继的安全性、密钥中继速度、中继密钥量的效果。

一种多路径密钥中继方法，包括以下步骤：

选择不同的多条路径进行密钥中继，将多条路径的中继密钥数据通过卷积运算进行混合；

在HMAC运算过程中加入预先协商的安全密钥，生成共享密钥。

作为可选择的实施方式，选择不同的多条路径进行密钥中继的具体过程包括：选择没有共同中继节点的多条密钥中继路径，分别获得相应的中继密钥，各个中继密钥等长。