一种信道复用的量子密钥分发系统技术方案

一种信道复用的量子密钥分发系统，发送端包括信号激光器、发送端以太网模块、8B/10B编码模块、串行器以及发送端SFP光模块，接收端对应的设置有单光子探测器、接收端SFP光模块、8B/10B解码模块、解串器以及接收端以太网模块，发送端以太网模块、8B/10B编码模块、串行器以及发送端SFP光模块依次连接，接收端SFP光模块、8B/10B解码模块、解串器以及接收端以太网模块依次连接，发送端SFP光模块通过光纤与接收端SFP光模块连接，信号激光器通过光纤与单光子探测器连接。本实用新型专利技术通过将同步时钟信号嵌入经过8B/10B编码后的认证信息中，并采用光纤从系统的发送端传输至接收端，摒弃了经典信道的使用，不仅降低了系统运营的成本，量子密钥生成速率也能得到了保证。

A channel multiplexing quantum key distribution system

A quantum key distribution channel multiplexing system, including signal transmitter, laser transmitter module, Ethernet module, 8B/10B encoding and sending SFP serial optical module, the receiving end is arranged corresponding to the single photon detector, SFP light receiver module, 8B/10B decoding module, deserializer and receiving Ethernet module the transmitter module, Ethernet module, 8B/10B encoding and SFP serializer transmitter optical receiver module are connected in sequence, SFP optical module, 8B/10B decoding module, deserializer and receiving Ethernet module are connected in sequence, the sender SFP optical module through the optical fiber and the receiving end of SFP optical module connected signal connected by optical fiber and single photon laser detector. The utility model uses the synchronous clock signal is embedded by 8B/10B encoding after the authentication information, and using optical fiber transmission system from the sending end to the receiving end, to abandon the use of classical channel, not only reduces the cost of system operation, quantum key generation rate can guarantee.

【技术实现步骤摘要】
一种信道复用的量子密钥分发系统
本技术涉及光传输安全通信
，特别涉及一种信道复用的量子密钥分发系统。
技术介绍
随着互联网的大范围普及，人类之间的信息传递达到了前所未有的数量和频率，各种隐私信息越来越多地暴露在互联网上，因此，人类对保密通信的需求也到了前所未有的高度。现在的互联网信息安全的加密方式称为“公开密钥”密码体系，其原理是通过加密算法，生成网络上传播的公开密钥，以及留在计算机内部的私人密钥，两个密钥必须配合使用才能实现完整的加密和解密过程。现代互联网使用的加密标准是20世纪70年代诞生的RSA算法，即利用大数的质因子分解难以计算来保证密钥的安全性。量子密钥分配是1984年物理学家Bennett和密码学家Brassard提出了基于量子力学测量原理的BB84协议，量子密钥分配可以从根本上保证了密钥的安全性。如图1所示，现有技术中量子密钥分发系统在发送端与接收端一般包括三个传输通道：同步信道，用于传输同步光脉冲序列；信号信道，用于传输单光子脉冲序列；经典信道，用于身份认证、量子密钥后处理中的对基、纠错、保密放大等算法的信息传输使用。多条信道分别传输也在一定程度上增加系统的运营成本。同步信道和信号信道可以通过波分复用的方法在一根光纤中传输，如图2所示，采用波分复用方式需要使用波分复用器，进一步增加了系统的复杂度以及提高了生产成本。经典信道一般通过公网传输，如以太网、城域网等，而公网无法保证高度的可靠性，信号传输过程中会出现丢失而需要重传等问题，并且信号传输的延时也不确定，造成量子密钥处理的速率下降，影响系统的性能。
技术实现思路
本技术目的在于提供一种信道复用的量子密钥分发系统，以解决现有技术中量子密钥分发系统的发送端与接收端通过多条信道分别传输在一定程度上增加系统的运营成本，以及量子密钥处理的速率下降，系统性能不佳的技术性缺陷。本技术的技术方案是这样实现的：一种信道复用的量子密钥分发系统，包括发送端与接收端，所述发送端包括信号激光器、发送端以太网模块、8B/10B编码模块、串行器以及发送端SFP光模块，所述接收端对应的设置有单光子探测器、接收端SFP光模块、8B/10B解码模块、解串器以及接收端以太网模块，所述发送端以太网模块、8B/10B编码模块、串行器以及发送端SFP光模块依次连接，所述接收端SFP光模块、8B/10B解码模块、解串器以及接收端以太网模块依次连接，所述发送端SFP光模块通过光纤与接收端SFP光模块连接，所述信号激光器通过光纤与单光子探测器连接。优选地，所述发送端SFP光模块与信号激光器采用同一光纤分别对应连接接收端SFP光模块与单光子探测器。优选地，所述光纤的发送端设置有波分复用器，光纤的接收端设置有解波分复用器。优选地，所述光纤的发送端设置有时分复用模块，光纤的接收端设置有解时分复用模块。本技术还公开了一种信道复用的量子密钥分发系统，包括以下步骤：1)认证数据打包：接收端与发送端的传输协议采用标准以太网协议，发送端的身份认证、对基、纠错、保密放大的认证数据信息通过以太网模块打包成以太网包，送至8B/10B编码模块；2)同步时钟嵌入认证数据：将以太网包内的认证数据采用8B/10B编码模块进行编码，编码后将同步时钟信息内嵌至认证信息中；3)信息传输方式转换：内嵌有同步时钟信息的认证数据信息通过串行器由并行的低速信号转换为高速的串行信号；4)信号传输：高速的串行信号通过发送端SFP光模块由电信号转换为光信号通过光纤传输至接收端SFP光模块，同时信号激光器发射信号光经过光纤传输至接收端的单光子探测器进行探测；5)同步时钟恢复：接收端SFP光模块中的时钟恢复单元从内嵌有同步时钟信息的认证数据信息中恢复出嵌入的同步时钟信息，同时该同步时钟信息传输中单光子探测器用于单光子探测；6)接收端的8B/10B解码模块解码：接收端的8B/10B解码模块对认证数据进行解码；7)接收端以太网模块拆包：接收端以太网模块通过拆以太网包接收相应的身份认证、量子密钥后处理中的对基、纠错、保密放大的认证信息。优选地，所述内嵌有同步时钟信息的认证数据与信号光通过波分复用的方式由发送端传输至接收端。优选地，所述内嵌有同步时钟信息的认证数据与信号光通过时分复用的方式由发送端传输至接收端。与现有技术相比，本技术有以下有益效果：本技术的信道复用的量子密钥分发系统，通过将同步时钟信号嵌入经过8B/10B编码后的认证信息中，并采用光纤从系统的发送端传输至接收端，摒弃了经典信道的使用，另外，通过波分复用或是时分复用的方式该光纤也可同时传输信号光脉冲，即：同步时钟信号内嵌到经典光通信数据里面，而经典光通信和信号光采用时分复用或是波分复用的方式传输。身份认证、量子密钥后处理中的对基、纠错、保密放大等认证信息在专用的光纤中进行传输的话，不仅降低了系统运营的成本，量子密钥生成速率也能得到了保证。附图说明图1为现有技术中的一种量子密钥分发系统原理图；图2为现有技术中的量子密钥分发基于波分复用的原理图；图3为本技术信道复用的量子密钥分发系统的原理框图；图4为本技术信道复用的量子密钥分发方法的流程图；图5为本技术基于时分复用的信号序列时序图。图中：发送端100、信号激光器101、发送端以太网模块102、8B/10B编码模块103、串行器104、发送端SFP光模块105、时分复用模块106、接收端200、单光子探测器201、接收端SFP光模块202、8B/10B解码模块203、解串器204、接收端以太网模块205、解时分复用模块206、光纤300。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术进行清楚、完整地描述。如图3所示，一种信道复用的量子密钥分发系统，包括发送端100与接收端200，所述发送端100包括信号激光器101、发送端以太网模块102、8B/10B编码模块103、串行器104以及发送端SFP光模块105，所述接收端200对应的设置有单光子探测器201、接收端SFP光模块202、8B/10B解码模块203、解串器204以及接收端以太网模块205，所述发送端以太网模块102、8B/10B编码模块103、串行器104以及发送端SFP光模105块依次连接，所述接收端SFP光模块202、8B/10B解码模块203、解串器204以及接收端以太网模块205依次连接，所述发送端SFP光模块105通过光纤300与接收端SFP光模块202连接，所述信号激光器101通过光纤300与单光子探测器201连接。所述发送端SFP光模块105与信号激光器101采用同一光纤300分别对应连接接收端SFP光模块202与单光子探测器201，即将原有的三个信道复用成一道信道。所述光纤300的发送端100设置有波分复用器，光纤300的接收端200设置有解波分复用器，采用波分复用器与解波分复用器将两路光信号复用，可保证光信号偏振的稳定性。另一种方式中，所述光纤300的发送端100设置有时分复用模块106，光纤300的接收端200设置有解时分复用模块206，所述时分复用模块106仅仅是将不同信号光分时传输至接收端200，本技术的以太网模块，8B/10B编解码模块，串行器/解串器模块可采用FPGA实现，本实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种信道复用的量子密钥分发系统，其特征在于：包括发送端与接收端，所述发送端包括信号激光器、发送端以太网模块、8B/10B编码模块、串行器以及发送端SFP光模块，所述接收端对应的设置有单光子探测器、接收端SFP光模块、8B/10B解码模块、解串器以及接收端以太网模块，所述发送端以太网模块、8B/10B编码模块、串行器以及发送端SFP光模块依次连接，所述接收端SFP光模块、8B/10B解码模块、解串器以及接收端以太网模块依次连接，所述发送端SFP光模块通过光纤与接收端SFP光模块连接，所述信号激光器通过光纤与单光子探测器连接。

【技术特征摘要】
1.一种信道复用的量子密钥分发系统，其特征在于：包括发送端与接收端，所述发送端包括信号激光器、发送端以太网模块、8B/10B编码模块、串行器以及发送端SFP光模块，所述接收端对应的设置有单光子探测器、接收端SFP光模块、8B/10B解码模块、解串器以及接收端以太网模块，所述发送端以太网模块、8B/10B编码模块、串行器以及发送端SFP光模块依次连接，所述接收端SFP光模块、8B/10B解码模块、解串器以及接收端以太网模块依次连接，所述发送端SFP光模块通过光纤与接收端...

【专利技术属性】
技术研发人员：王利强，宋萧天，
申请(专利权)人：浙江九州量子信息技术股份有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江,33