[发明专利]一种可见光通信的量子加密系统

说明书

一种可见光通信的量子加密系统，包括通信网关、通信终端；所述通信网关包括第一量子密钥分配模块、第一可见光通信模块；所述通信终端包括第二量子密钥分配模块、第二可见光通信模块；所述第一量子密钥分配模块包括第一光子发生器、QKD系统、第一加密解密系统；所述第一可见光通信模块包括第一调制解调器、第一LED光源、第一光信号接收器；所述第二量子密钥分配模块包括第二量子密钥解析器、第二加密解密系统；所述第二可见光通信模块包括第二调制解调器、第二光信号接收器、第二LED光源；通信双方通过量子加密解密系统对可见光传输信息进行加密和解密处理，进一步地，能够对可见光通信进行量子身份认证和量子消息认证，使可见光通信具备理论上的绝对安全性。

技术领域

本发明属于可见光通信领域和量子通信领域，具体的是一种可见光通信的量子加密系统。

背景技术

可见光通信技术是利用发光二极管等照明装置进行通信的技术，主要基于高频照明装置发出的高频可见光信号来传输信息，使用方便，通信量大。传统无线电信号传输设备存在很多局限性，它们稀有、昂贵、但效率不高，比如手机，全球数百万个基站帮助其增强信号，但大部分能量却消耗在冷却上，效率很低。相比之下，全世界使用的灯泡却取之不尽用之不竭，尤其是白光LED光源正在大规模取代传统白炽灯，这种高频LED是天然的良好的信息载体。只要在任何LED灯泡中增加一个微芯片，便可让灯泡变成无线网络发射器。由此使得可见光通信技术具有无可比拟的环保经济的优点，特别适合于核电站、加油站、飞行器等不适合使用电磁通信的场合。

但是目前的可见光通信系统的缺点也是很明显的。一，现有的可见光通信系统采用传统的加密系统对数据信息进行加密，如DES加密或RSA加密等，但这类经典的基于算法的加密方式已经被证明是相对安全的，本身存在可破解性，很容易被并行计算机、量子算法或量子计算机破解，信息安全的保密性不能很好的得到保证，存在被窃听的可能性。二，可见光通信的应用场合往往是严禁使用电磁通信的重要场合，面临的攻击威胁也比一般的网络场景要大的多，很有可能会面临高科技武装的敌对攻击和量子攻击。由于加密强度不够，信息可能在传输过程中被未经授权的用户改变，无法保证信息在存储过程或传输过程不被修改、不被破坏或丢失。三，传统可见光通信采用加密传输，服务提供鉴定主要在服务器方，由服务器确定给哪些用户提供哪些服务，但为了保证安全性可能会因为防护措施导致一些授权用户不能按时存取所需信息，如容易面临DDoS攻击的威胁，或访问量过高时限制访问或防火墙误判对象为非授权用户。四，信息的传播有可能不受控制，非授权用户可能窃听合法信息，信息安全的可控性得不到保证。五，经典的加密方式，窃听者甚至可能修改信息内容，信息存在被伪造或篡改等可能；而且一旦信息被伪造和篡改，经典的加密方式无法认证用户身份的真伪或消息的真伪，参与者也可以否认或抵赖曾经的操作和承诺。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有可见光通信系统采用传统的加密系统对数据信息进行加密，信息安全保密性不强的技术问题。

一种可见光通信的量子加密系统，它包括通信网关、通信终端，通信网关包括第一量子密钥分配模块、第一可见光通信模块，第一量子密钥分配模块包括光子发生器、与光子发生器连接的QKD系统、与QKD系统连接的第一加密解密系统，第一可见光通信模块包括第一调制解调器、与第一调制解调器分别连接的第一频率可调光源以及第一光信号接收器，第一加密解密系统与第一调制解调器连接；通信终端包括第二量子密钥分配模块、第二可见光通信模块，第二量子密钥分配模块包括量子密钥解析器、与量子密钥解析器连接的第二加密解密系统，第二可见光通信模块包括第二调制解调器、与第二调制解调器分别连接的第二光信号接收器以及第二频率可调光源；

第一频率可调光源与第二光信号接收器之间形成下行通信信道，第二频率可调光源与第一光信号接收器之间形成上行通信信道，在QKD系统与量子密钥解析器之间形成量子通信信道。

上述第一量子密钥分配模块与第二量子密钥分配模块通过量子通信信道相连，可通过量子纠缠操作完成量子密钥的传递和初始化；该密钥只有通信双方持有，因此密钥信息不会被未授权用户、实体或过程获取。