[发明专利]应用于量子保密通信的备份链路系统

说明书

本发明公开了应用于量子保密通信的备份链路系统，包括控制中心及终端，控制中心与终端通过主链路连接，系统采用点对多点的备份链路网络结构，终端侧部署子节点，多个子节点与汇聚节点进行通信，汇聚节点与控制中心进行通信，且接入方式与主链路不同；系统对主备链路进行动态监测、主备切换及链路告警功能；并对主备通道采用不同的密钥生成及分发机制，生成的量子密钥中包含了用于在主链路中加解密通信数据的第一密钥以及用于在备份链路中加解密通信数据的第二密钥；并在分发时根据主备链路结构的不同进行差异化的加密，最大程度利用主备链路提高通讯质量及安全性。

技术领域

本发明涉及信息安全技术领域，特别涉及应用于量子保密通信的备份链路系统。

背景技术

传统的加密系统，不管是对密钥技术还是公钥技术，其密文的安全性完全依赖于密钥的秘密性和计算复杂性。目前加密传输主要方式为：流程一，通信双方采用国家商用密码非对称SM2加密算法，协商出一个加密密钥（密钥协商过程也是进行加密的，但依然存在被窃听风险）；流程二，通信双方采用协商出的密钥通过对称算法加密算法对传输的数据进行加解密。

量子密钥分发（quantum key distribution，简称QKD），是利用量子力学特性来保证通信安全性。它使通信的双方能够产生并分享一个随机的、安全的密钥，来加密和解密消息。量子保密通信系统，采用量子密钥分发（QKD）技术并结合通信系统，实现量子保密通信。

通过量子加密技术与传统通信技术的结合，可以实现量子保密通信技术。例如采用量子保密技术与5G公网的融合方案，或者量子保密技术与有线、无线专网的融合方案。目前的量子加密通信技术中，存在如下缺点：1、采用了单种通信方式进行通信，即单链路通道，可靠性较低；2、未对链路状态进行随路监测，不能及时发现链路质量问题；3、链路异常或中断后，导致终端与控制中心侧的通信质量下降或者通信中断，无备份或应急措施。而即使是直接设置一条备用通讯链路，又在大部分时间显得多余、浪费资源。

因此如何保证通讯质量和安全性，又能充分利用通讯资源，是目前所欠缺的。

发明内容

针对现有技术无法既保证通讯质量安全性又能充分利用通讯资源的问题，本发明提供了应用于量子保密通信的备份链路系统，对备份链路功能深度挖掘，将其运用于数据通信和密钥的分发，并在分发时根据主备链路结构的不同进行差异化的加密，最大程度利用主备链路提高通讯质量及安全性。

以下是本发明的技术方案：

应用于量子保密通信的备份链路系统，包括控制中心及通过主链路与控制中心连接的终端，还包括：

子节点，通过备份链路连接所述终端；

汇聚节点，通过备份链路连接控制中心及子节点；

量子密钥生成单元，连接控制中心，用于生成量子密钥并提供给控制中心；

其中，生成的量子密钥中包含了用于在主链路中加解密通信数据的第一密钥以及用于在备份链路中加解密通信数据的第二密钥；

所述控制中心根据主链路及备份链路的通讯质量，选择通信数据的传输链路及量子密钥分发使用的链路；所述控制中心在两种链路中，以独立分发、交叉分发或单路分发的方式分发所述第一密钥及第二密钥至终端；

进行独立分发、交叉分发或单路分发时，经过备份链路分发的量子密钥进行多级加密，通过汇聚节点及子节点中转后送至终端；经过主链路分发的量子密钥进行单级加密后直接送至终端。

本发明通过备份链路增加通讯的可靠性，系统根据链路的通讯质量切换数据传输的链路，每条链路在通信数据传输时使用独立的量子密钥，且不同于一般的备用手段，本系统在主链路可用时备份链路仍然承担量子密钥分发任务，同时，由于链路之间的网络结构不同，这里针对密钥分发过程经过备份链路的情况，对量子密钥进行了多级加密，充分利用网络结构，提高安全性。