[发明专利]一种量子中继链路虚拟化方法与装置

说明书

本发明提供了一种量子中继链路虚拟化方法，包括：选择目标网络中的n个目标服务节点之间的一或多个密钥中继链路所关联的目标中继节点，每一个节点与相邻的每一个节点分别协商一个共享密钥分组；针对每一个密钥中继链路所关联的每一个中继节点选择相应的两个共享密钥分组，计算两个共享密钥分组的异或值并发送给目标接收方，目标接收方把全部中继节点发送的异或值再进行异或运算，把异或运算结果记作一个虚拟链路状态，存储、或输出、或存储并输出所述虚拟链路状态；本发明还提供了一种量子中继链路虚拟化装置。本发明可以解决量子网络存在的规模量子链路并发冲突、量子中继链路延迟大等问题，本发明可广泛用于虚拟量子链路服务，具有良好的应用推广前景。

技术领域

本发明涉及量子通信中继链路网络及其应用技术领域，尤其涉及一种量子中继链路虚拟化方法与装置。

背景技术

量子通信网络中的量子节点一般是由一个连接经典通信网络的经典通信终端和连接量子密钥分发(Quantum Key Distribution，简称QKD)网络的量子设备终端组成。在经典通信中，通过使用放大器解决信道损耗问题，但是由于量子信号不可克隆性的限制，量子通信无法直接采用经典通信中“恢复—放大”的中继模式。由于量子信道衰减会随传输距离的增大而增大，当发送端与接收端之间的传输距离大于有效传输距离时，就很难再产生实际可用的量子密钥了。因此，点对点QKD的有效传输距离是有限的。由于缺少实用的不落地量子通信中继技术，通常在QKD网络中采用量子可信中继技术。但是，这种中继模式存在规模量子链路并发冲突、可信中继延迟大、中继节点的可信安全管理难题等。解决上述问题对于量子通信网络的应用推广具有非常重要的实际意义。

发明内容

为了解决背景技术中上述的量子通信网络的技术问题，本发明提供了一种量子中继链路虚拟化方法与装置。本发明提供的一种量子中继链路虚拟化方法包括：选择目标网络中的n个目标服务节点之间的N个密钥中继链路所关联的目标中继节点（其中，n是大于1的整数，N是大于0且不大于C(n，2)的整数，C(n，2)是从n个中任意选择2个的组合数）；上述目标服务节点和目标中继节点中的每一个与相邻的每一个目标节点分别协商一个或多个共享密钥分组；针对上述N个密钥中继链路中的每一个密钥中继链路，上述密钥中继链路所关联的每一个目标中继节点选择相应的两个共享密钥分组，计算上述两个共享密钥分组的异或值并把上述异或值发送给目标接收方（为方便起见，以下把上述异或值记作虚拟节点路由状态数据）；上述密钥中继链路所关联的两个目标服务节点分别安全存储相应的共享密钥分组；目标接收方把上述全部目标中继节点发送的虚拟节点路由状态数据进行异或运算，为上述异或运算结果创建链路标识（为方便起见，以下把上述链路标识记作虚拟链路状态标识，把上述异或运算结果记作虚拟链路状态数据，把上述异或运算结果及其虚拟链路状态标识记作一个虚拟链路状态），存储、或输出、或存储并输出上述虚拟链路状态；其中，上述两个目标服务节点分别安全存储的相应的共享密钥分组与上述虚拟链路状态数据具有相同的全局标识或关联，上述目标节点包括目标服务节点和目标中继节点，所述虚拟链路状态标识包括：全局标识、关联服务节点的标识。

可选地，上述方法还包括：目标中继节点在完成需要参与计算的全部虚拟链路状态数据后，把所使用过的共享密钥分组全部销毁；或者，目标中继节点在一个共享密钥分组需要参与计算的虚拟节点路由状态数据全部完成后，即销毁上述共享密钥分组。

可选地，上述方法还包括：针对两个目标服务节点之间的一个虚拟链路状态，两个目标服务节点分别产生一个随机数分组，其中一个目标服务节点计算与上述虚拟链路状态关联的共享密钥分组与上述随机数分组的异或值（为方便起见，记为异或值a），另一个目标服务节点计算与上述虚拟链路状态关联的共享密钥分组与上述随机数分组的异或值（为方便起见，记为异或值b），两个目标服务节点分别把异或值a和异或值b发送给目标接收方，两个目标服务节点分别把上述随机数分组安全存储为相应的共享密钥分组，目标接收方把相应的虚拟链路状态数据与异或值a和异或值b进行异或运算，为上述异或运算结果创建虚拟链路状态标识；其中，上述随机数分组与共享密钥分组具有相同的数据格式，且与上述虚拟链路状态具有相同的全局标识或一一对应关联。