基于量子密钥的光网络交换技术

发布时间：2017-08-02 23:04

  本文关键词：基于量子密钥的光网络交换技术

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【摘要】：随着计算机运算能力的飞速提高和量子计算机研究的不断深入,传统密码学正面临越来越容易被破解的艰巨挑战。量子密码学是量子力学和密码学结合的产物,使用量子密钥分配分发的安全密钥,结合“一次一密”的加密方法,可以实现绝对安全的保密通信。正是由于量子密码技术的安全特性,使其成为了下一代的保密通信技术。目前,点对点的量子密钥分配系统方案研究已经成熟,如何解决经典光网络与量子密钥分配网络融合问题的首要任务是为量子信号选择合适的传输方案,核心任务是设计交换节点的功能结构。 本文针对量子信号十分微弱且不可克隆的特性,分析了量子信号在与经典光信号共纤传输时所受的非线性效应影响,并对量子信号与经典光信号共纤传输的过程进行了仿真,提出了一种减少非线性效应的共纤传输波长信道分配策略。在此分配策略的基础上,通过分析针对密集波分复用(DWDM)系统的量子交换节点结构,提出了一种能同时支持量子信号和经典信号的量子交换节点结构。 在量子密钥分配网络平台的实现方面,本文实现了量子密钥分配网络平台的密钥分配速率和稳定性的提升。在提升量子密钥分配速率方面,采用通用串行总线(USB)传输取代串口通信,采用1次相位扫描加多次密钥分配的流程,使量子密钥生成速率提升至平均400bps；在提升稳定性方面,采用循环软件流程控制,实现了系统的长期稳定工作。
【关键词】：量子密钥分配交换节点 共纤传输波长分配 非线性效应
【学位授予单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O413.1;TN918.4
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 目录7-9
• 第一章 绪论9-13
• 1.1 量子保密通信简介9-10
• 1.2 量子密钥分配协议10-12
• 1.3 本文的主要内容及创新点说明12-13
• 第二章 量子密钥分配网络13-29
• 2.1 基于交换节点的量子密钥分配网络13-17
• 2.2 量子密钥分配网络发展现状17-28
• 2.2.1 美国量子通信网络发展现状17-20
• 2.2.2 欧洲量子通信网络发展现状20-23
• 2.2.3 日本东京Tokyo量子实验网络23-24
• 2.2.4 中国量子通信网络发展现状24-28
• 2.3 本章小结28-29
• 第三章 共纤传输中的干扰机理及改善方案29-47
• 3.1 量子密钥分配与经典光信号的共纤传输问题29-30
• 3.2 光纤非线性效应对共纤传输的影响30-35
• 3.2.1 拉曼散射对共纤传输的影响分析30-33
• 3.2.2 四波混频对共纤传输的影响分析33-35
• 3.3 共纤传输波长分配方案35-45
• 3.3.1 用户信道相邻的共纤传输方案介绍37-39
• 3.3.2 用户信道相邻的共纤传输方案可行性分析39-40
• 3.3.3 用户信道相邻的共纤传输方案意义40-42
• 3.3.4 非等间隔信道的共纤传输波长分配方案42-45
• 3.4 本章小结45-47
• 第四章 量子密钥分配网络中的光交换节点技术研究47-55
• 4.1 量子密钥分配网络中的光交换节点47-49
• 4.2 多波长多粒度的量子交换节点方案49-53
• 4.2.1 多波长多粒度量子交换节点方案介绍49-50
• 4.2.2 多波长多粒度量子交换节点方案可行性分析50-52
• 4.2.3 多波长多粒度量子光交换节点方案意义52-53
• 4.3 本章小结53-55
• 第五章 基于量子交换节点的量子密钥分配实验验证55-61
• 5.1 基于量子交换节点的多用户量子密钥分配网络实验55-58
• 5.2 基于SDN的量子密钥分配网络实验58-59
• 5.3 本章小结59-61
• 第六章 总结与展望61-63
• 参考文献63-67
• 致谢67-69
• 作者攻读学位期间发表的学术论文目录69

【参考文献】

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1 许方星;陈巍;王双;银振强;张阳;刘云;周政;赵义博;李宏伟;刘东;韩正甫;郭光灿;;多层级量子密码城域网[J];科学通报;2009年16期

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本文编号：611581