一种量子密码通信结合光纤窃听的教学演示装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种量子密码通信结合光纤窃听的教学演示装置，包括采集并通过光纤发送视频信号的发送端，通过分光模块分别接收所述视频信号的接收端以及窃听端；所述发送端和接收端内设有相应的量子密钥分发装置用于分发密钥以加密传输所述视频信号，所述发送端、接收端以及窃听端均设有显示器用于显示各自接收到的视频信号。本实用新型专利技术教学演示装置，在不破坏光纤的前提下将部分光信号耦合到窃听者的设备中，且以摄像头的视频数据作为窃听过程的演示数据，应用于教学演示，效果更加直观形象。

Teaching demonstration device of quantum cryptography communication combined with optical fiber eavesdropping

The utility model discloses a quantum cryptography combined with teaching demonstration tapping device, including collecting and sending video signal transmitted through optical fiber end, respectively receives the video signal receiving terminal and eavesdropping end through the light splitting module; the sending end and the receiving end is arranged in the corresponding quantum key distribution device for distribution the key to encrypt the transmission of the video signal, the transmitting end and receiving end and tapping end are respectively provided with a display for displaying the received video signal. The utility model teaching demonstration device, without destroying the fiber will be part of optical signal coupled to the eavesdropping device, and camera video data as a data tapping process, applied to teaching demonstration, more intuitive and visual effects.

【技术实现步骤摘要】
一种量子密码通信结合光纤窃听的教学演示装置
本技术涉及一种量子保密通信
，尤其是一种子密码通信结合窃听的演示装置。
技术介绍
光纤光缆在传输信号上的具有通信容量大、传输距离远、保密性好等优点，已成为现代通信的主要方式之一。但其保密性是基于光纤传输的光波不能跑出光纤以外为前提的，随着现代光纤窃听技术的发展，从光纤线路上人为的分离出部分光已不再困难，特别是近年来出现的新型光纤弯曲辐射技术，只需要不到1％的泄漏光就能进行窃听，而且整个窃听过程并不会切断光纤造成通信业务的中断，用户难以检测到这种窃听的存在，因此基于光纤光缆的数据通信已经越来越不安全。为保障信息传输的安全性，密码学相应而生，但经典密码学的安全性是基于计算复杂度，随着现代计算机技术的飞速发展以及量子计算机概念的提出，使快速分解质因子算法成为可能，威胁了经典密码学基础。而量子密码学可以很好的解决上述的问题，量子密码的安全性是基于量子力学的基本原理：不可克隆定律和不确定性原理，只要量子力学的基本原理是正确的，量子密码的安全性就能得以保证。量子密钥分配是量子密码的核心，可以实现分离的两个用户A1ice和Bob之间通过在量子信道中传输量子态来实现安全密钥的扩展。自从Bennett和Brassard在1984年提出了第一个量子密钥分配协议以来，这个全新的领域得到了长足的发展，并在实际商用通讯系统中的到了应用。相比于经典通信中传输的数字“0”、“1”信息，量子保密通信中传输的是光子的偏振态、相位、角动量等量子态信息，因此理解和掌握量子保密通信的概念、原理较难，为了使广大的学生和用户能了解量子密码通信奥秘，需要有一套演示、教学用的量子密码教学系统。申请号为20111001554.x的中国专利申请公开了一种量子密码教学系统，可以让学生亲自动手通过对实验光路的调试，完成量子密钥分发的过程，并通过加密传输一幅图片直观的理解密钥分发与实际有错误出现的分发过程，从而掌握量子密钥分发的基本原理，但是该专利并不能演示光纤的窃听与反窃听过程。申请号为201410067454.0的中国专利申请公开了一种基于量子密钥通信的窃听演示装置和方法，但该技术中窃听演示采用光开关切换和指示灯暗灭的方式来进行，并不能形象展示量子秘密通信的特点。现有技术中尚没有能同时实现教学和经典窃听演示功能QKD系统,或者只能通过指示灯的暗灭来展示，演示效果不好。
技术实现思路
本技术提供一种教学演示装置，在不破坏光纤的前提下将部分光信号耦合到窃听者的设备中，且以摄像头的视频数据作为窃听过程的演示数据，应用于教学演示，效果更加直观形象。一种量子密码通信结合光纤窃听的教学演示装置，包括采集并以光信号的形式发送视频信号的发送端，通过分光模块分别接收所述视频信号的接收端以及窃听端；所述发送端和接收端内设有相应的量子密钥分发装置用于分发密钥以加密传输所述视频信号，所述发送端、接收端以及窃听端均设有显示器用于显示各自接收到的视频信号。本技术中发送端采集实时视频信号向接收端发送，同时窃听端通过分光模块进行窃听，而发送端、接收端以及窃听端三方均具有显示设备，可通过演示各自接收到的视频信号，直观的展示窃听效果。可选的，所述发送端包括：量子密钥分发装置Alice，用于生成与接收端相应量子密钥；摄像头，用于采集视频信号；第一主机，用于接收来自摄像头的视频信号；还用于通过来自量子密钥分发装置Alice端的量子密钥对视频信号加密；第一显示器，连接第一主机以显示摄像头采集的视频信号；光发送机，用于将第一主机发送至接收端的电信号转换成光信号再经光纤输出。本技术中利用摄像头采集视频信号，再通过显示器可以直观的演示，尽管通过音频或其他形式信号也可以进行演示，但发送端、接收端以及窃听端三方的信号有可能会相互干扰，影响演示效果。可选的，所述量子密钥分发装置Alice端包括：Alice电子学模块，受控于所述第一主机并向第一主机提供量子密钥；第一随机数发生模块，受控于Alice电子学模块以生成第一随机数；第二随机数发生模块，受控于Alice电子学模块以生成第二随机数；信号光源模块，接收第一随机数，并发射相应的信号光；光编码模块，接收第二随机数，并对所述信号光进行编码输出；同步光源发射模块，受控于所述Alice电子学模块以发射同步光；所述Alice电子学模块、第一随机数发生模块、第二随机数发生模块、信号光源模块、光编码模块、同步光源模块各自独立的封装，且具有相应的通信端口。所述“信号光”是相对于“同步光”而言，所述“光信号”泛指在光纤中传播的信号。本技术中就量子密钥分发装置Alice端而言，其原理可采用现有技术，但为了更好的进行教学演示，本技术将Alice端进行器件整合封装，以模块化的形式使用，便于学生组装操作。此处的所述的通信端口应理解为既可以包括电信号接口也可以包括光信号端口，可以依据具体模块的工作需要而定。可选的，所述接收端包括：量子密钥分发装置Bob端，用于生成与发送端相应的量子密钥；第一光接收机，将来自发送端的光信号转换成数字电信号；第二主机，用于以数字电信号形式接收来第一光接收机的视频信号，根据该视频信号的加密与否相应的采用通过来自量子密钥分发装置Bob端的量子密钥对视频信号解密；第二显示器，连接第二主机以显示来自第二主机的视频信号。所述视频信号在发送端既可以无需加密直接发送至接收端，也可以通过量子密钥进行加密，而后再发送至接收端，以进行加密传输防窃听效果演示，而在进行加、解密时，则利用量子密钥分发装置Alice端和Bob端之间分发共享的量子密钥。可选的，所述量子密钥分发装置Bob端包括：Bob电子学模块，受控于所述第二主机并向第二主机提供量子密钥；第三随机数发生模块，受控于Bob电子学模块以生成第三随机数；光解码模块，接收第三随机数对接收到的编码信号光进行解码输出；同步光源接收模块，受控于所述Bob电子学模块并接收所述同步光；探测模块，受控于所述Bob电子学模块，根据来自同步光源接收模块的同步光对来自光解码模块的信号光相应探测，再发送至Bob电子学模块以形成供第二主机调用的量子密钥；所述Bob电子学模块、第三随机数发生模块、光解码模块、同步光源接收模块、探测模块各自独立的封装，且具有相应的通信端口。本技术中就量子密钥分发装置Bob端而言，其原理可采用现有技术，但为了更好的进行教学演示，本技术将Bob端进行器件整合封装，以模块化的形式使用，便于学生组装操作。此处的所述的通信端口应理解为既可以包括电信号接口也可以包括光信号端口，可以依据具体模块的工作需要而定。为了简化光路，提高传输效率，作为优选，所述量子密钥分发装置Alice端还包括第一波分复用器，所述信号光和同步光通过该第一波分复用器复用；所述发送端还包括第二波分复用器，所述光发送机的输出光信号与第一波分复用器的输出的光信号通过该第二波分复用器复用；所述接收端还包括第三波分复用器，用于接收第二波分复用器的输入并进行解复用，分别得到：第一路信号，即所述光发送机输出的光信号；以及第二路信号，即第一波分复用器复用所输出的光信号；所述量子密钥分发装置Bob端还包括第四波分复用器复用，接收第三波分复用器所输出的第二路信号进行解复用，分别得到信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种量子密码通信结合光纤窃听的教学演示装置，其特征在于，包括采集并以光信号的形式发送视频信号的发送端，通过分光模块分别接收所述视频信号的接收端以及窃听端；所述发送端和接收端内设有相应的量子密钥分发装置用于分发密钥以加密传输所述视频信号，所述发送端、接收端以及窃听端均设有显示器用于显示各自接收到的视频信号。

【技术特征摘要】
1.一种量子密码通信结合光纤窃听的教学演示装置，其特征在于，包括采集并以光信号的形式发送视频信号的发送端，通过分光模块分别接收所述视频信号的接收端以及窃听端；所述发送端和接收端内设有相应的量子密钥分发装置用于分发密钥以加密传输所述视频信号，所述发送端、接收端以及窃听端均设有显示器用于显示各自接收到的视频信号。2.如权利要求1所述的量子密码通信结合光纤窃听的教学演示装置，其特征在于，所述发送端包括：量子密钥分发装置Alice，用于生成与接收端相应的量子密钥；摄像头，用于采集视频信号；第一主机，用于接收来自摄像头的视频信号，还用于通过来自量子密钥分发装置Alice端的量子密钥对视频信号加密；第一显示器，连接第一主机以显示摄像头采集的视频信号；光发送机，用于将第一主机发送至接收端的电信号转换成光信号再经光纤输出。3.如权利要求2所述的量子密码通信结合光纤窃听的教学演示装置，其特征在于，所述量子密钥分发装置Alice端包括：Alice电子学模块，受控于所述第一主机并向第一主机提供量子密钥；第一随机数发生模块，受控于Alice电子学模块以生成第一随机数；第二随机数发生模块，受控于Alice电子学模块以生成第二随机数；信号光源模块，接收第一随机数，并发射相应的信号光；光编码模块，接收第二随机数，并对所述信号光进行编码输出；同步光源发射模块，受控于所述Alice电子学模块以发射同步光；所述Alice电子学模块、第一随机数发生模块、第二随机数发生模块、信号光源模块、光编码模块、同步光源模块各自独立的封装，且具有相应的通信端口。4.如权利要求3所述的量子密码通信结合光纤窃听的教学演示装置，其特征在于，所述接收端包括：量子密钥分发装置Bob端，用于生成与发送端相应的量子密钥；第一光接收机，将来自发送端的光信号形式的视频信号转换成数字电信号形式的视频信号；第二主机，用于接收来自第一光接收机的数字电信号形式的视频信号，根据该视频信号的加密与否相应的采用通过来自量子密钥分发装置Bob端的量子密钥对视频信号解密；第二显示器，连接第二主机以显示来自第二主机的视频信号。5.如权利要求4所述的量子密码通信结合光纤窃听的教学演示装置，其特征在于，所述量子密钥分发装置Bob端包括：Bob电子学模块，受控于所述第二主机并向第二主机提供量子密钥；第三随机数发生模块，受控于Bob电子学模块以生成第三随机数；光解码模块，接收第三随机数对接收到的编码信号光进行解码输出；同步光源接收模块，受控于所述Bob电子学模块并接收所述同步光；探测模块，受控于所述Bob电子学模块，根据来自同步光源接收模块的同...

【专利技术属性】
技术研发人员：富尧，李浩泉，
申请(专利权)人：浙江神州量子网络科技有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江,33