[发明专利]一种量子密钥中继服务方法

摘要

本发明公开了一种量子密钥中继服务方法，主要解决量子通信网络中量子密钥可信中继过程的安全性和效率问题；本发明方法的步骤包括：量子网络管理服务器根据中继路由表和中继节点的当前状态指标选择中继节点，中继节点并发向量子密钥中继服务器发送其与两个相邻节点之间的共享量子密钥的异或值，量子密钥中继服务器对所收到的相应异或值再进行异或运算，并得到由源节点和目标节点的量子密钥的异或值，通过公开该异或值，源节点和目标节点可以实现量子密钥的共享；本发明的安全性更高、效率更高、中继延迟更小；本发明方法可以广泛应用于各种拓扑结构的量子通信网络，具有非常重要的实际应用价值。

主权项

1.一种量子密钥中继服务方法，其特征在于，包括如下步骤：（1‑1）量子网络管理服务器响应把一个密钥从源节点中继到目标节点的请求；（1‑2）量子网络管理服务器根据所存储的中继路由表和相关节点的当前状态指标，得到从源节点中继到目标节点所经过的各个中继节点的地址和当前状态指标，并根据所述信息选择参与量子密钥中继的n（n是大于0的自然数）个中继节点，并令所述每一个中继节点计算其与另外两个相邻节点之间的共享量子密钥的异或值，并发送到量子密钥中继服务器；假定量子密钥中继服务是把一个密钥从节点A（源节点）通过n（n是大于0的自然数）个中继节点并中继到节点B（目标节点），假定参与该次中继的全部节点依次记为A、⋯、Ci、⋯、B（其中，i是自然数，且0<i<n＋1，当有一个中继节点时，n＝1，i＝1；当有两个中继节点时，n＝2，i＝1、2，以此类推），假定所述节点的相邻节点之间依次选择K1、⋯、Ki、⋯、K(n+1)作为该次中继服务的量子密钥，其中，K1是节点A与节点C1的共享量子密钥，Ki是节点C(i‑1)与节点Ci的共享量子密钥（其中，i是自然数，且1<i<n＋1)，K(n+1)是节点Cn与节点B的共享量子密钥，相邻节点之间对所使用的量子密钥的密钥标识进行确认并使用相同密钥标识的量子密钥；量子网络管理服务器分别令节点Ci计算其与所述两个相邻节点之间的两个共享量子密钥的异或运算（记为⊕）值，即节点Ci计算Ri=Ki⊕K(i+1)，并分别把计算结果Ri及其相应节点ID一起发给量子密钥中继服务器（其中，i是自然数，且0<i<n＋1）；如果在限定的时间内量子密钥中继服务器没有接收到某些节点的计算结果，则量子密钥中继服务器请求相应节点重发相应的计算结果，直到接收到所述n个异或运算结果；量子密钥中继服务器对所述n个异或运算结果再一起进行异或运算，即，计算R＝R1⊕⋯Ri⋯⊕Rn＝K1⊕K(n+1)（其中，i是自然数，且0<i<n）；（1‑3）量子密钥中继服务器把所述异或运算结果（该结果是源节点和目标节点的量子密钥的异或值）分别发给源节点和目标节点（即，量子密钥中继服务器把R分别发给节点A和节点B），节点A和节点B协商使用K1（或K(n+1)）作为共享量子密钥，节点B计算K1＝R⊕K(n+1)（或节点A计算K(n+1)＝R⊕K1）；（1‑4）源节点和目标节点对K1（或K(n+1)）进行完整性校验，如果不能通过校验，则重新中继；在通过完整性校验后，完成该次密钥中继过程。