[发明专利]单光子探测器探测致盲攻击的监测装置与方法

说明书

技术领域

本发明属于量子密码通信技术领域的量子密钥分配(QKD)系统中，监测单光子探测器是否遭受探测致盲攻击的实现方法及装置，尤其涉及一种单光子探测器探测致盲攻击的监测装置与方法。

背景技术

量子密码通信结合了量子物理原理和现代通信技术。量子密码通信通过量子物理原理保障异地密钥协商过程和结果的安全性，与“一次一密”加密技术结合，可以实现不依赖算法复杂度的保密通信。

量子密钥分配(QKD)利用量子力学原理实现通信双方产生无条件安全的密钥，而且不会被未经许可的第三方窃听。目前，多种QKD协议(单光子QKD协议、连续变量QKD协议、纠缠光子对QKD协议等)被证明在理想的条件下(理想的光源、编解码器、信道、探测器)具有无条件安全性。然而，实际QKD系统所采用的器件不完全符合理想的条件，这将导致严重的安全漏洞，降低实际QKD系统的安全性。为了提高实际QKD系统的安全性，必须弥补因为非理想器件而导致的安全漏洞。

实际QKD系统中可导致安全漏洞的器件主要有光源、光学器件、探测器等，对于非理想光源，可采用的攻击手段有：光子数分离攻击、光强涨落与波动攻击、非可信光源攻击、多光源差异攻击等。对于非理想光学器件，可采用的攻击手段有：相位重映射攻击、不完全随机化相位攻击、被动法拉第反射镜攻击、分束器波长相关攻击等。对于非理想探测器导致的安全漏洞，可采用的攻击手段有：时移攻击、伪态攻击、探测致盲攻击(包括强光致盲、后门攻击、死时间攻击等)。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提供一种单光子探测器探测致盲攻击的监测装置与方法，本单光子探测器探测致盲攻击的监测装置与方法可有效监测目前已知的各种致盲攻击方案，发现致盲攻击后可进行报警、终止密钥分配，保障QKD系统的安全。

为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：单光子探测器探测致盲攻击的监测装置，包括单光子探测器；其特征在于还包括：温度监测模块、电压监测模块、电流监测模块和参数监测模块；温度监测模块用于监测单光子探测器的光敏元件的工作温度；电压监测模块用于监测单光子探测器的光敏元件的工作电压和甄别阈值电压；电流监测模块用于监测流过单光子探测器的光敏元件的光电流；光电流可通过电流表进行监测，也可以通过对串联电阻进行电压采样进行监测；参数监测模块用于将实时指标数据与参考指标数据进行比较，以实现监测；参数监测模块通过存储标定的单光子探测器的探测效率、暗计数率和后脉冲率，形成参考指标数据；参数监测模块通过监测工作时的单光子探测器的探测效率、暗计数率和后脉冲率，形成实时指标数据。

作为本发明进一步改进的技术方案，温度监测模块为温度传感器或者温度计；所述温度传感器是热电阻温度传感器或者热电偶温度传感器。

作为本发明进一步改进的技术方案，电压监测模块为电压采样器、电压表或者示波器。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述电压监测模块还包括ADC芯片和CPU；ADC芯片用于对工作电压和甄别阈值电压采样并进行模数转换，然后输出给CPU进行监测。

作为本发明进一步改进的技术方案，电流监测模块为电流采样器、电流表或者示波器。

作为本发明进一步改进的技术方案，单光子探测器是以InGaAs-APD或Si-APD为光敏元件的单光子探测器，或者是光电倍增管，或者是以超导纳米线为吸收材料的超导单光子探测器。InGaAs-APD为铟镓砷雪崩光电二极管，Si-APD为硅雪崩光电二极管。

为实现上述技术目的，本发明采取的另一种技术方案为：采用上述的单光子探测器探测致盲攻击的监测装置的单光子探测器探测致盲攻击的监测方法，其特征在于包括以下步骤：

通过温度监测模块监测单光子探测器的光敏元件的工作温度和/或通过电压监测模块监测单光子探测器的光敏元件的工作电压和甄别阈值电压和/或通过电流监测模块监测流过单光子探测器的光敏元件的光电流和/或通过参数监测模块存储标定的单光子探测器的探测效率、暗计数率和后脉冲率，形成参考指标数据；通过参数监测模块监测工作时的单光子探测器的探测效率、暗计数率和后脉冲率，形成实时指标数据；通过参数监测模块将实时指标数据与参考指标数据进行比较，以实现监测。