[发明专利]基于量子分发的双速业务混叠通信方法

说明书

本发明公开了一种基于量子分发的双速业务混叠通信方法、系统及存储介质，发送方将向接收方同时传输安全关切低速数据和非安全关切高速数据；利用量子密钥分发系统为通信双方建立量子真随机数同步共享机制；发送方将非安全关切高速数据分块并根据量子真随机数分布插入安全关切低速数据；接收方根据量子真随机数分布拆分双速数据融合数据，分别提取安全关切低速数据和非安全关切高速数据。本发明为异构数据混合传输提供了全新的解决思路，实现了安全关切低速数据隐蔽性和安全性的同时兼顾，可作为现有信源加密、信道加密技术的重要补充，为光纤通信、无线电通信、无线光通信等应用提供全新的隐蔽安全通信思路。

技术领域

本发明属于光纤通信、无线通信和量子通信的交叉学科领域，具体是指一种利用量子分发实现远端用户信息同步、将安全关切低速通信业务数据随机插入隐藏于非安全关切高速通信业务数据的通信方法，尤其涉及一种对关键数据基于量子分发的双速业务混叠通信方法、系统及存储介质。

背景技术

量子通信技术主要基于海森堡测不准原理、量子不可分离原理、量子不可克隆原理等，其核心是为通信双方建立保真无损的量子态同步共享机制以实现信息交互(量子分发)，并根据量子态实时变化情况监测传输信道的窃听攻击和环境扰动。量子分发既可为通信双方提供高安全等级信息传输支持，又可为通信双方提供同步共享的量子真随机数，后者是目前最为成熟的量子密钥分发技术的基础。

受限于量子光源输出重复频率、单光子探测器探测效率、传输信道(光纤)损耗等因素制约，“一次一密”工作模式下的量子保密通信速率始终限制在1kbps@100km量级，难以满足现代通信网络的高速数据传输需求；另一方面，窃听者很容易通过数据是否加密判断特定线路和特定业务的安全等级并锁定拦截重点，上述问题的一种可行解决方法是，将安全关切数据隐藏于海量非安全关切数据中，增加窃听者锁定重点线路和业务的难度。

发明内容

针对现有技术，本发明要解决的技术问题是如何利用量子密钥分发系统实现通信双方量子真随机数同步共享(量子分发)；对非安全关切高速数据做分块处理，并根据量子真随机数分布确定是否按序插入安全关切低速数据；发送方按序整合形成双速数据融合数据并传递给接收方，接收方根据量子真随机数分布提取低速数据并还原高速数据。

为了达到上述效果，本发明提供的基于量子分发的双速业务混叠通信方法，由发送方和接收方执行，通信双方之间由独立的量子信道互联，双方通过协商交互和信息后处理提出错误量子比特，获取同步共享的量子真随机数序列，利用量子分发建立真随机数同步共享机制，通过异构数据混合传输的方式将安全关切低速数据隐藏于非安全关切高速数据之中。

优选的，上述方法具体包括：

步骤一、量子分发，通过量子态传递实现通信双方真随机数同步共享；

步骤二、数据融合，将非安全关切高速数据分块、根据量子真随机数分布结果在各数据块内插入安全关切低速数据的某一位或某几位、再将各数据块按序整合形成双速数据融合数据；

步骤三、数据解析，接收方根据预先商定的高速数据块长度、低速数据插入位数和量子真随机数分布结果，实现低速隐藏数据的提取和高速数据的还原。

优选的，上述通信双方共享信息满足不可克隆要求和不可复制要求。

优选的，上述量子密钥分发协议包括但不限于BB84协议、E91协议、BBM92协议、高维量子密钥分发协议、时间-能量纠缠协议、TF协议、连续变量量子密钥分发协议；

优选的，上述信息载体包括但不限于光量子、自旋电子；

优选的，上述量子信道包括但不限于光纤、电缆、自由空间；

优选的，上述编码自由度包括但不限于偏振、时间比特、相位、频率、模场、自旋方向。

优选的，上述通信双方预先商定安全关切低速数据和非安全关切高速数据的判定标准和标记方式。