本发明专利技术公开了一种基于CVQKD的视频通信系统及其搭建方法，首先搭建CVQKD系统的发送端、接收端光路及硬件部分，在发送端将QKD光源产生的光进行处理，携带密钥信息后经光纤信道发至接收端，将视频信息用生成的量子密匙加密后通过经典信道发至接收端，在接收端对光路收到的信号进行解调，获得传递的密钥信息；最后接收端利用收到的密钥对视频信息进行解密，恢复最终密文；本发明专利技术将CVQKD系统与视频通信相结合，降低了视频传输系统的安全隐患，提高了CVQKD系统的传输速度以及其普适性，实现了视频传输过程安全高效。频传输过程安全高效。频传输过程安全高效。
【技术实现步骤摘要】
基于CVQKD的视频通信系统及其搭建方法
[0001]本专利技术属于量子密钥分发
，特别是涉及一种基于CVQKD的视频通信系统及其搭建方法。
技术介绍
[0002]自文明诞生以来，信息的安全传输一直是人们不断追求的目标。随着信息技术的发展，各个国家的信息安全，也是当今世界大国博弈的内容之一。然而，现有的经典密码体系，即DES数据加密标准与RSA公钥加密算法，在具有超高算力的量子计算机技术的不断发展的如今，被破译的可能性大大增加，信息安全也将面临着严峻的挑战。针对于此，量子密码的出现为解决信息安全问题提供了全新的研究思路。量子密码是一种基于物理原理的加密方式，能够完美解决经典密码系统被量子算法破译所带来的信息泄露问题，近年来该领域也备受关注。
[0003]量子密钥分发(Quantum Key Distribution,QKD)作为量子密码中研究发展最为成熟的一个分支，其理论安全性与实用化研究都取得了重大突破。在QKD研究中，根据实现方式的不同，主要分为离散变量量子密钥分发(Discrete Variable QKD,DV
‑
QKD)和连续变量量子密钥分发(Continuous Variable QKD,CV
‑
QKD)两大类。离散变量量子密钥分发以单光子作为信息传输的载体，利用单光子探测器进行探测，但是离散变量量子信号(单光子)生成较为困难、生成码率低，并且探测成本比较高；连续变量量子密钥分发则以互不对易的正则分量作为信息编码的载体，采用高效的相干探测器进行探测；此外，连续变量量子密钥分发拥有一些自身的优势，比如简单安全的量子信号生成、安全高效的探测技术以及较大的密钥率等。目前对连续变量量子密匙分发研究较少，且传统光电通信迫切需要一种无条件安全的量子通信系统，因此，将连续变量量子密匙分发技术应用在光电通信系统具有较高的研究价值和深远的研究意义。
技术实现思路
[0004]本专利技术实施例的目的在于提供一种基于CVQKD的视频通信系统，能够保证密钥分发系统的简洁性，在保证一定的视频的传输码率的前提下做到传输的绝对安全。
[0005]本专利技术实施例的另一目的在于提供一种基于CVQKD的视频通信系统的搭建方法。
[0006]一种基于CVQKD的视频通信系统，包括发送端和接收端，且利用中间信道对所述发送端及接收端进行连接。
[0007]进一步的，所述发送端用于发送量子信号，包括QKD光源、发送端内部编码光路、时钟同步系统；所述接收端用于接收量子信号，包括内部解码光路和零差探测器；所述中间信道包括连接发送端与接收端的光纤信道以及大气信道，所述光纤信道用于传输发送端生成的量子密钥，所述大气信道用于传输被密钥加密的视频信号。
[0008]具体的，所述发送端中包括以下装置：
[0009]QKD光源：采用中心波长为1550nm的相干激光，通过一个强度调制器来将其切成脉
冲光源，并通过调节加载在强度调制器上的射频信号和偏置电压来控制光脉冲的重复频率和脉冲宽度；
[0010]保偏分束器2：用于将QKD光源发出的光按90：10的分光比分成本振光和信号光两部分，本振光进入偏振合束器，信号光进入振幅调制器；
[0011]振幅调制器：用于对信号光的振幅进行调制；
[0012]相位调制器1：用于对信号光的相位进行调制；
[0013]法拉第镜1：用于将信号光的偏振态完成90
°
的翻转；
[0014]偏振分束器1：用于将信号光的水平偏振态和竖直偏振态分开；
[0015]光衰减器：用于对信号光离散调制成的量子信号进行量子衰减；
[0016]光隔离器：用于防止其他噪声影响到量子信号光；
[0017]偏振合束器：用于将衰减到量子水平的信号光和本振光进行时分复用和偏振复用整合成一路量子信号；
[0018]控制电路：用于将随机数生成器生成的随机数转化为电信号；
[0019]时钟同步系统：用于确保脉冲信号的采样点出现在脉冲的峰值位置。
[0020]具体的，所述接收端包括以下装置：
[0021]偏振分束器1：用于完成信号光和本振光的分离，将本振光送入相位调制器2；
[0022]相位调制器2：完成本振光测量基选择和相位补偿；
[0023]偏振分束器2：从将发送端接收道德光分为量子信号光和本振光；
[0024]法拉第镜2：用于完成本振光偏振态的90
°
翻转；
[0025]分束器4：用来对进入的同方向偏振的本振光与信号光进行干涉；
[0026]零差探测器：用于检测合束光的X分量和P分量，并将其通过FPGA采集后输入计算机；
[0027]自动动态偏振控制器：用于矫正在光纤传输过程中可能发生漂移的偏振态。
[0028]具体的，所述零差探测器的组成结构包括振光信号口、量子光信号口、电信号输出口、直流电源供电插口；所述零差探测器的差分电流通过电荷敏感放大器转换为电压信号，通过运放芯片和模拟RLC滤波电路构成极点可调的有源放大器，最终输出正比于测量光场的正则分量的电信号。
[0029]基于CVQKD的视频传输系统搭建方法，包括以下步骤：
[0030]S1、搭建CVQKD视频通信系统的发送端和接收端光路，并将二者之间利用中间信道进行连接得到量子通信的硬件基础；
[0031]S2、在发送端对QKD光源进行编码，携带密钥信息后经光纤信道发至接收端；
[0032]S3，将视频信息用生成的量子密钥加密后通过经典信道发至接收端；
[0033]S4，在接收端对光路收到的信号进行解调，获得传递的密钥信息；
[0034]S5，接收端利用收到的密钥对视频信息进行解密，恢复出最终的明文。
[0035]具体的，所述S1搭建CVQKD视频通信系统的发送端和接收端光路的方法如下：
[0036]S11、采用偏振及时分复用结合的方式实现对连续变量信号的编解码，系统重复频率设计为100MHz；
[0037]S12、信号光源利用连续激光进行脉冲切分产生，使用1550nm波长，脉冲信号频率为100MHz，占空比1/10；
[0038]S13、信号光由发送方调制后发送给接收方，接收端接收到调制信号后首先通过自动动态偏振控制器进行偏振校正，随后进入接收端进行检测；所述自动动态偏振控制器位于接收端的开头。
[0039]具体的，所述S2发送端对QKD光源进行编码过程如下：QKD光源发出的光进入发送端内部光路后，先通过保偏分束器2按照90：10的分光比分成本振光和信号光两部分；其中本振光直接由保偏分束器2的端口2通过一条短光纤进入偏振合束器的端口2，信号光经过振幅调制器和相位调制器1，进入到偏振分束器1的水平偏振端口1；通过偏振分束器1的端口3进入法拉第镜1后，返回偏振分束器1的端口2光的偏振态变为垂直线偏振；信号光最后通过光衰减器衰减到量子水平，然后通过光隔离器后进入偏振合束器的端口1，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.基于CVQKD的视频通信系统，其特征在于，所述通讯系统包括发送端和接收端，且利用中间信道对所述发送端及接收端进行连接。2.根据权利要求1所述的基于CVQKD的视频通信系统，其特征在于，所述发送端用于发送量子信号，包括QKD光源、发送端内部编码光路、时钟同步系统；所述接收端用于接收量子信号，包括内部解码光路和零差探测器；所述中间信道包括连接发送端与接收端的光纤信道以及大气信道，所述光纤信道用于传输发送端生成的量子密钥，所述大气信道用于传输被密钥加密的视频信号。3.根据权利要求1或2任一所述的基于CVQKD的视频通信系统，其特征在于，所述发送端中包括以下装置：QKD光源：采用中心波长为1550nm的相干激光，通过一个强度调制器来将其切成脉冲光源，并通过调节加载在强度调制器上的射频信号和偏置电压来控制光脉冲的重复频率和脉冲宽度；保偏分束器2：用于将QKD光源发出的光按90：10的分光比分成本振光和信号光两部分，本振光进入偏振合束器，信号光进入振幅调制器；振幅调制器：用于对信号光的振幅进行调制；相位调制器1：用于对信号光的相位进行调制；法拉第镜1：用于将信号光的偏振态完成90
°
的翻转；偏振分束器1：用于将信号光的水平偏振态和竖直偏振态分开；光衰减器：用于对信号光离散调制成的量子信号进行量子衰减；光隔离器：用于防止其他噪声影响到量子信号光；偏振合束器：用于将衰减到量子水平的信号光和本振光进行时分复用和偏振复用整合成一路量子信号；控制电路：用于将随机数生成器生成的随机数转化为电信号；时钟同步系统：用于确保脉冲信号的采样点出现在脉冲的峰值位置。4.根据权利要求1或2任一所述的基于CVQKD的视频通信系统，其特征在于，所述接收端包括以下装置：偏振分束器1：用于完成信号光和本振光的分离，将本振光送入相位调制器2；相位调制器2：完成本振光测量基选择和相位补偿；偏振分束器2：从将发送端接收道德光分为量子信号光和本振光；法拉第镜2：用于完成本振光偏振态的90
°
翻转；分束器4：用来对进入的同方向偏振的本振光与信号光进行干涉；零差探测器：用于检测合束光的X分量和P分量，并将其通过FPGA采集后输入计算机；自动动态偏振控制器：用于矫正在光纤传输过程中可能发生漂移的偏振态。5.根据权利要求4所述的基于CVQKD的视频通信系统，其特征在于，所述零差探测器的组成结构包括振光信号口、量子光信号口、电信号输出口、直流电源供电插口；所述零差探测器的差分电流通过电荷敏感放大器转换为电压信号，通过运放芯片和模拟RLC滤波电路构成极点可调的有源放大器，最终输出正比于测量光场的正则分量的电信号。6.基于CVQKD的视频传输系统搭建方法，其特征在于，包括...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹传浩，朱逸武，胡辉，毛磊，任思安，张航，王一军，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。