[实用新型]基于同步随机数信息库信息检索的量子安全通信系统

说明书

技术领域

本实用新型属于通信安全领域，涉及基于量子通信网络和经典信道网络构建的量子安全通信系统。

背景技术

量子通信是近二十年发展起来的新型交叉学科，是量子论和信息论相结合的新的研究领域。近来这门学科已逐步从理论走向实验，并向实用化发展。高效安全的信息传输日益受到人们的关注。基于量子力学的基本原理，量子通信具有高效率和绝对安全等特点。

现阶段量子通信的实际应用一般是与经典网络相结合实现经典信息的通信，而不是用量子通信传递全部经典信息，原因在于由于信道损失和噪声，用量子通信直接传递全部经典信息反而效率低下、不够安全，使用量子纠错码有可能改善直接传输的效率，但需要生成复杂的量子编码和多次的纠错以及重编码，其成本过于昂贵。因此，现实中人们利用量子通信的方式为：利用量子通信系统提供的同步随机数据作为对称密钥采用一次一密的加密方式来保障经典信息在经典网络中传递的安全。这种通信方式应用量子通信系统所产生的同步数据作为随机密钥，利用了数据的随机性。

当存在大数据量的随机数据时，其局部抽样其随机性涨落具有信息量。本实用新型利用了同步数据库所具有的信息量，提出一种全新的安全通信系统。

对本实用新型的描述，我们将采用以下术语：

量子通信(Quantum communication)：利用量子态进行信息传递的一种新型的通讯方式。

量子通信系统：实现量子通信的物理系统，基本部件包括量子态发生器、量子通道和量子测量装置。

量子安全通信：借助量子通信系统实现的经典信道安全通信。

量子密钥分发(QKD)系统：以单光子为信息载体，以光纤为量子信道，在通信双方建立起共享的密钥，从而完成量子密钥的分发的物理系统。

量子随机数分发(QRD)系统：类似于量子密钥分发(QKD)系统，不同之处在于，QKD系统使用量子态产生经典密钥，而QRD利用量子态产生经典随机数信息库。

通信单元：对应于通信数据，将通信数据进行分割处理得到的通信单位。

信息单元：对应于随机数信息库，由随机数信息库中的随机数据分割得到的数据检索单位。

信息维护表：一系列二进制数据，其位数等于随机数信息库中信息单元的数量，即每一个二进制位对应一个信息单元，表示信息单元是否被使用(检索或索引)过。

通信数据检索：到随机数信息库中查找与通信单元数据区数据相同的信息单元，并记录该信息单元的位置。

通信数据索引：按照信息单元的位置获得信息单元的数据，从而或的通信单元数据区的数据，是通信数据检索的逆过程。

索引通信数据：经过通信数据检索步骤处理后的通信数据。

索引压缩数据：经过压缩的索引通信数据。

实用新型内容

为弥补现有技术的不足，本实用新型构建了一种基于同步随机数信息库信息检索的量子安全通信系统。相对于现阶段量子通信的应用而言，本系统克服了信道损失和噪声，效率高，安全可靠，成本低。

本实用新型所采用的技术方案如下：

一种基于同步随机数信息库信息检索的量子安全通信系统，该安全通信系统包括至少两个通信终端，通信终端之间同时通过量子通信网络和经典信道网络进行连接；

所述安全通信系统的每个通信终端包括：

量子随机数分发QRD设备，该设备借助于量子通信网络在通信两端生成大数据量同步随机数；

同步随机数信息库，与QRD设备连接，用于存放QRD设备生产的同步随机数，借助大数据量的随机数据局部抽样其随机性涨落所具有的信息量，为通信双方提供信息检索和索引；

信息库维护模块，该模块与同步随机数信息库相连，为同步随机数信息库建立信息维护表，根据信息库信息单元的使用情况更新维护表，根据维护表更新数据库；

数据检索模块，该模块与同步随机数信息库和信息库维护模块相连，负责发送信息的随机数数据库信息检索和接收信息的随机数数据库信息索引；

数据压缩模块，该模块与数据检索模块相连，负责发送信息索引数据的压缩和接收数据的解压；

数据预处理模块，该模块与数据检索模块向连接，负责原始发送信息的预处理；

通信模块，该模块与数据压缩模块相连，实现通信数据在经典网络上的发送和接收。

所述数据预处理模块连接用户的输入系统。

所述数据检索模块连接用户的输出系统。

所述通信终端的同步随机数信息库中的随机数数据量字节数在10⁸以上。