[发明专利]基于量子网络实现信息加解密传输的通信系统和通信方法

说明书

本发明公开了一种基于量子网络实现信息加解密传输的通信系统和通信方法，通信系统包括配置于网络侧的量子网络服务站以及配置于用户侧的两客户端，各客户端均配置有量子密钥卡，两客户端进行通信时，通过网络侧的量子网络服务站直接或间接获得共享密钥；两客户端分别在相应的量子密钥卡内利用所拥有的共享密钥对信息进行加解密传输。本发明中两客户端进行通信时，通过网络侧的量子网络服务站获得共享密钥，通信消息的加密和解密均在客户端进行，保障了数据传输的安全性，也降低了对网络侧的数据处理资源的消耗。

技术领域

本发明涉及量子通信技术领域，尤其涉及一种基于量子网络实现对信息进行加解密、传输的安全通信系统和通信方法。

背景技术

随着21世纪信息革命的爆发和科学技术的不断发展，如何保证用户端之间的安全通信是当前研究的热点。实现对数据加密、传输及隐私等信息安全，无论是日常进行商业活动的企业公司，还是政府机关、银行等都对此有迫切的需求，特别是在当今全球化经济时代，保证信息的无条件安全，是当前公众关注的焦点之一。最早期提出用户端之间通信信息的传递，几乎都是明文信息，非常容易被窃听，安全性较低；后来人们进一步借助基于数学复杂性问题的经典加密算法对信息进行加密，虽然不是直接进行明文信息的传输，但是由于破解技术的进展和计算机的进步，破解密码的速度提高，密码的安全性正在降低，在理论上仍能够实现对加密算法的破解，因此对加密信息的相关安全性并不能得到完全的保障。例如2010年1月，以色列的研究人员成功破解了3G网络的128位通讯加密算法；2012年6月日本九州大学、富士通研究所及日本信息通信研究机构成功破解了新一代加密算法—“配对加密”，此次破解的密匙长度为923bit。

近年来，随着量子信息技术的不断发展和取得重大突破，它可以成为社会各领域的信息安全重要的技术保障，是一门科学研究者广泛关注和研究的新型通信技术。量子密钥分发用来实现不同的用户共享无条件密钥，它是基于海森堡测不准原理、量子不可再分原理、量子不可克隆原理等基本原理，保证密钥分发不仅具有较高的安全性，而且克服了数学复杂性理论的建设问题。同时，对信息进行一次一密的加密，保证信息传递的安全通信。

目前很多学者提出不同的思路和方案，将密钥用于对信息的加解密过程当中去。例如“基于BB84的多用户量子密钥分发协议”—《微型机与应用》，2016年35卷第11期，作者提出一种基于BB84的多用户量子密钥分发协议，该方案能够实现一方到多方的量子通信网络的量子密钥分发，存在的缺点是增加了发送端的产生、分发密钥的工作量，当接收方的分组数目较大时，增加了一定的误码率，密钥的利用效率变低，冗余信息较多，不利于实际生活中的应用和推广。

申请号为201610845826.7的专利文献中公开了一种利用量子密钥卡对量子密钥种子运算，生成密钥参与信息加解密过程的通信系统，使用量子密钥卡和网络侧的用户侧密钥在客户端与客户端通信时分别在客户端与对应的量子网络服务站进行加、解密。存在的缺点是量子网络服务站的压力较大，当用户较多时，服务站上的资源可能无法满足需求，导致不响应客户端等多种问题。

现有技术存在的问题：

实现量子密钥的生成、分发过程比较冗余，密钥的利用效率较低。

目前提出的量子密钥分发系统，为使用户获得更多的密钥，需要增加更多的QKD配套设备的成本，并且导致系统运行可靠性差，工作流程相对复杂，资源消耗较大，需要更好的合理部署和使用。

加解密过程对服务站压力大，过程冗余且对资源消耗和浪费较大，需要使用一种能够实现两用户端建立直接连接的系统和方法。

发明内容

本发明提供一种可降低网络侧资源消耗并且保障安全性的通信系统。