一种共享保护路径的选择方法技术

本发明专利技术涉及量子通信技术领域，具体涉及一种共享保护路径的选择方法。包括：获取预设转发设备对应的多条备选保护路径以及每条备选保护路径所保护的业务数量；基于备选保护路径所保护的业务数量，确定备选保护路径的波长资源成本；其中，资源成本与业务数量负相关；获取对应于每条备选保护路径下，密钥池中密钥的耗尽时间；根据密钥的耗尽时间以及波长资源成本，确定每条备选保护路径下预设转发设备的权重指数；基于每条备选保护路径对应的权重指数，从所有备选保护路径中确定出一条保护路径。通过建立数学模型，利用数学模型计算得出选择标准，根据选择标准以获得最合适的保护路径，从而减少资源浪费，节省资源。

A selection method of shared protection path

【技术实现步骤摘要】
一种共享保护路径的选择方法
本专利技术涉及量子通信
，具体涉及一种共享保护路径的选择方法。
技术介绍
随着信息技术的发展和互联网应用的广泛普及，网络信息安全越来越受到人们的重视。量子密钥分发(QuantumKeyDistribution，QKD)技术可以实现无条件安全的密钥分发，结合一次一密(OneTimePad，OTP)加密方法可以确保加密通信的无条件安全性。量子密钥分发技术的出现及其实用化，为传统信息安全技术的发展开辟了新的道路。然而，现有QKD网络虽然保证了量子保密通信的安全性，但量子密钥分发的实现依赖于光纤链路，物理链路故障也将导致量子密钥分发网络信息传输中断。另一方面，QKD网络中量子设备和密钥资源造价高昂，十分宝贵，传统的保护方案会造成高代价的资源浪费。因此，如何在减少网络资源浪费的条件下保障QKD网络的可持续生存性是一个重要的问题。目前针对QKD光网络的主要故障业务恢复方法和业务保护方法两种。现有的恢复方法虽可以满足非实时业务的生存性需求，但由于路径选择和设备配置需要时间，该方法存在一定时延，不能满足实时业务的需求；另一方面，现有的保护方法虽然可以实时地为QKD光网络业务提供保护，但需要对保护路径进行专享保护，也就是一对一的链路保护，并没有考虑QKD光网络中密钥资源约束情况，从而造成较大的资源浪费。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种共享保护路径的选择方法，以解决资源浪费的问题。根据第一方面，本专利技术实施例提供了一种共享保护路径的选择方法，包括：获取预设转发设备对应的多条备选保护路径以及每条备选保护路径所保护的业务数量；基于每条备选保护路径所保护的业务数量，确定每条备选保护路径的波长资源成本；其中，所述资源成本与所述业务数量负相关；获取对应于每条备选保护路径下，密钥池中密钥的耗尽时间；其中，所述耗尽时间是基于每个业务所需要的密钥数量确定的；根据所述密钥的耗尽时间以及所述波长资源成本，确定所述每条备选保护路径下所述预设转发设备的权重指数；其中，所述权重指数用于表示在所述所有密钥的耗尽时间内，每条备选保护路径所占用的波长资源成本；基于每条备选保护路径对应的权重指数，从所有备选保护路径中确定出一条保护路径。通过获取多条保护路径以及业务数量，对保护路径和业务数量进行计算，以获得耗尽时间以及资源成本，利用所获得资源成本进行计算，得到权重指数，之后从多条备选保护路径中通过权重指数得到合适的保护路径。通过建立数学模型，利用数学模型计算得出选择标准，根据选择标准以获得最合适的保护路径，从而减少资源浪费，节省资源。结合第一方面，在第一方面第一实施方式中，所述基于每条备选保护路径所保护的业务数量，确定每条备选保护路径的波长资源成本，包括：针对每条备选保护路径，获取每条备选保护路径中每条链路所保护的业务数量；基于每条链路所保护的业务数量，计算每条链路的波长资源成本；计算每条链路的波长资源成本的累加和，以得到所述备选保护路径的波长资源成本。结合第一方面，在第一方面第二实施方式中，采用如下公式计算每条链路的波长资源成本：其中，代表每条备选保护路径的波长资源成本；Ri,a,b代表每条备选保护路径所保护的业务数量。当保护的业务数为0时，链路成本为1。结合第一方面，在第一方面第三实施方式中，所述计算每条链路的波长资源成本的累加和，以得到所述备选保护路径的波长资源成本，包括：获取每条备选保护路径上转发设备的数量；基于所述转发设备的数量以及所述备选保护路径所保护的业务数量，计算每条备选保护路径的业务分布均衡指数；计算每条链路的波长资源成本的累加和；基于所述累加和以及所述业务分布均衡指数，确定每条备选保护路径的波长资源成本。结合第一方面，在第一方面第四实施方式中，采用如下公式计算每条备选保护路径的波长资源成本：其中，ρ代表业务分布均衡指数，A代表在路由Pj中，占用波长Wi保护链路的波长资源成本集合，代表路由Pj，占用波长Wi的保护路径的波长资源成本。当越小，则对保护路径的波长资源占用越少。结合第一方面，在第一方面第五实施方式中，所述获取对应于每条备选保护路径下，密钥池中密钥的耗尽时间，包括：获取每条备选路径所保护的每个业务所需要的密钥数量；基于每个业务所需要的密钥数量，计算在所述密钥池的广播周期内密钥的消耗速率；获取密钥的生成速率，以计算密钥的减少速率；其中，所述减少速率为所述生成速率与所述消耗速率的差值；获取当前密钥池中可用密钥的数量以及每条备选保护路径所需密钥的数量；利用获取到的可用密钥的数量、所需密钥的数量以及所述密钥的减少速率，计算所述耗尽时间。结合第一方面，在第一方面第六实施方式中，采用如下公式计算耗尽时间：其中，δ(t0)代表耗尽时间，M代表密钥数量，Mrequired代表必须密钥量，代表密钥减少速率；利用获得的耗尽时间，采用如下公式计算路径密钥资源成本：Cspj(t0)＝min{δ(t0)}其中，Cspj(t0)代表路径密钥资源成本，当Cspj(t0)越大，耗尽时间越长，则链路成本越低。结合第一方面，在第一方面第七实施方式中，所述根据所述密钥的耗尽时间以及所述波长资源成本，确定所述每条备选保护路径下所述预设转发设备的权重指数，包括：基于所述密钥的耗尽时间，确定每条保护备选路径的密钥资源成本；计算所述波长资源成本与所述密钥资源成本的比值，以得到每条备选保护路径对应的权重指数。结合第一方面，在第一方面第八实施方式中，所述基于每条备选保护路径对应的权重指数，从所有备选保护路径中确定出一条保护路径，包括采用如下公式计算权重指数：其中，λpj(t0)代表每条保护备选路径的密钥资源成本，即权重指数。通过确定资源成本计算权重指数，简化路径选择过程，通过所获取的资源成本，可以计算出保护路径的数据以及密钥数量，以及损耗时间，利用数据做公式运算以获得全部的备选路径，简化保护备选路径的获取过程。结合第一方面，在第一方面第九实施方式，还包括：存在多条保护路径时，优先选择耗尽时间小于，和或，等于0的路径，并将路径的密钥资源成本指定为1，在利用每条路径的权重指数选择最小路径建立保护路径。和或，当所有保护路径的耗尽时间全部大于0时，则通过路径权重指数选择最小路径建立保护路径。利用计算获得的权重指数以及耗尽时间对保护路径进行选择处理，对于多条满足条件路径，需要对其损耗时间进行评估，在通过权重指数做出路径选择，建立保护路径；但对于全部或任意的路由，则可以直接根据权重指数对路径进行选择，简化保护路径的选择过程，通过选择最小路径建立保护路径，节约路径资源，节约组建成本。根据第二方面，本专利技术实施例提供了一种电子设备/移动终端/服务器，包括：存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种共享保护路径的选择方法，其特征在于，包括：/n获取预设转发设备对应的多条备选保护路径以及每条备选保护路径所保护的业务数量；/n基于每条备选保护路径所保护的业务数量，确定每条备选保护路径的波长资源成本；其中，所述资源成本与所述业务数量负相关；/n获取对应于每条备选保护路径下，密钥池中密钥的耗尽时间；其中，所述耗尽时间是基于每个业务所需要的密钥数量确定的；/n根据所述密钥的耗尽时间以及所述波长资源成本，确定所述每条备选保护路径下所述预设转发设备的权重指数；其中，所述权重指数用于表示在所有密钥的耗尽时间内，每条备选保护路径所占用的波长资源成本；/n基于每条备选保护路径对应的权重指数，从所有备选保护路径中确定出一条保护路径。/n

【技术特征摘要】
1.一种共享保护路径的选择方法，其特征在于，包括：
获取预设转发设备对应的多条备选保护路径以及每条备选保护路径所保护的业务数量；
基于每条备选保护路径所保护的业务数量，确定每条备选保护路径的波长资源成本；其中，所述资源成本与所述业务数量负相关；
获取对应于每条备选保护路径下，密钥池中密钥的耗尽时间；其中，所述耗尽时间是基于每个业务所需要的密钥数量确定的；
根据所述密钥的耗尽时间以及所述波长资源成本，确定所述每条备选保护路径下所述预设转发设备的权重指数；其中，所述权重指数用于表示在所有密钥的耗尽时间内，每条备选保护路径所占用的波长资源成本；
基于每条备选保护路径对应的权重指数，从所有备选保护路径中确定出一条保护路径。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于每条备选保护路径所保护的业务数量，确定每条备选保护路径的波长资源成本，包括：
针对每条备选保护路径，获取每条备选保护路径中每条链路所保护的业务数量；
基于每条链路所保护的业务数量，计算每条链路的波长资源成本；
计算每条链路的波长资源成本的累加和，以得到所述备选保护路径的波长资源成本。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，采用如下公式计算每条链路的波长资源成本：



其中，代表每条备选保护路径的波长资源成Ri,a,b本；代表每条备选保护路径所保护的业务数量；当保护的业务数为0时，链路成本为1。


4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述计算每条链路的波长资源成本的累加和，以得到所述备选保护路径的波长资源成本，包括：
获取每条备选保护路径上转发设备的数量；
基于所述转发设备的数量以及所述备选保护路径所保护的业务数量，计算每条备选保护路径的业务分布均衡指数；
计算每条链路的波长资源成本的累加和；
基于所述累加和以及所述业务分布均衡指数，确定每条备选保护路径的波长资源成本。


5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，采用如下公式计算每条备选保护路径的波长资源成本：



其中，ρ代表业务分布均衡指数，A代表在路由Pj中，占用波长Wi保护链路的波长资源成本集合，代表路由Pj，占用波长Wi的保护路径的波长资源成本；当越小，则对保护路径的波长资源占用越少。


6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取对应于每条备选保护路径下，密钥池中密钥的耗尽时间，包括：
获取每条...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙添资，刘世民，张梓平，刘国军，肖海龙，冯宝，朱继阳，杜娜，杜大鲲，崔鸣石，张勇生，李国强，李建岐，卢利锋，
申请(专利权)人：国网内蒙古东部电力有限公司信息通信分公司，全球能源互联网研究院有限公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：内蒙;15