[发明专利]一种电力系统量子加密业务的队列调度方法

说明书

本发明公开了一种电力系统量子加密业务的队列调度方法，包括以下步骤：按时延要求对业务进行分类，为每类业务分配一个先入先出队列并根据所述时延要求计算所述队列的权值；当所述队列的待加密数据包到达所述队列队头时计算所述队列队头数据包的前期等待时间；根据所述队列队头数据包前期等待时间、所述队列权值、业务加密所需密钥长度和最大加密速率计算所述队列队头数据包的预计耗时；从所述预计耗时大于时延要求的队列中选择权值最大的队列进行队头数据包的发送。本发明的电力系统量子加密业务的队列调度方法能够提高各队列数据包的时延达标率，克服了传统调度方法中无法对时延进行直接控制和优化的问题。

技术领域

本发明涉及量子密钥分发技术领域，特别是一种电力系统量子加密业务的队列调度方法。

背景技术

电力通信网络是电力系统运营的重要支撑网络之一，是电网运营智能化、电网管理信息化和电力调度自动化的重要基础。随着电网的不断发展壮大，作为承载电网管理、运行、控制信息的电力通信网也在不断发展壮大，电力通信网安全与电网安全和企业管理的关系日益密切。同时，随着以特高压电网为核心、各级电网协调发展的坚强智能电网建设，对通信系统的支撑能力提出了更高要求。迫切需要建立电力通信网的安全体系架构，保障电力通信网免遭拒绝服务、窃听、欺骗、篡改消息、抵赖或伪造等恶意攻击。

目前，基于量子加密的电力通信网加密体系正受到广泛的关注。量子通信的绝对安全性可以用于密钥的产生和发放，但是无法实现高速率大容量通信，因此利用量子通信技术传输密钥成为了研究热点之一。其中量子密钥分发(QKD:Quantum Key Distribution)是发展最为迅速、有望最早实现商用化的技术。QKD技术通过单光子传输数字信息，生成绝对安全可靠的密钥，称之为量子密钥，其安全性源于单光子不可再分原理、海森堡不确定关系、测量塌缩原理和量子不可克隆定理等量子物理学基本原理，理论上具备绝对安全性。

量子密钥虽能达到很高的安全性，但量子密钥的成码率较低，这限制了采用量子通信技术传输密钥的最大容量，难以对电力通信网中的业务实现全覆盖。因此，需要在电力通信网所有业务中选择业务重要度较高的部分业务进行量子加密，进一步保证其安全性。并且由于不同业务有不同时延要求，选择一个合理的调度算法进行调度以尽可能的满足选出业务的时延要求是有必要的。

传统的队列调度算法中，严格优先级(SP)算法在高优先级队列不为空的情况下，优先调度优先级高的队列，虽然能很好的保证高优先级队列内业务的时延要求，但可能出现低优先级队列得不到调度的情况；轮询调度(RR)算法和加权轮询调度(WRR)算法虽能让所有队列都得到调度，但由于数据包长度的不同，会导致带宽分配不均衡的情况，即较大的数据包将占用更多的带宽，并且RR算法和WRR算法均无法直接对时延进行控制；加权公平队列(WFQ)算法解决了数据包大小不同导致的不均衡问题，却仍无法对时延进行直接控制。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种电力系统量子加密业务的队列调度方法，以解决传统算法无法对时延进行直接控制的问题。

基于上述目的，本发明提供了一种电力系统量子加密业务的队列调度方法包括以下步骤：

按时延要求对业务进行分类，为每类业务分配一个先入先出队列并计算其权值；

待加密数据包到达所述队列时为其添加标签记录到达时间，并更新虚拟时标；

计算所述队列队头数据包前期等待时间和虚拟离开时间；

根据所述队列队头数据包的前期等待时间、所述队列权值以及预设的业务加密所需密钥长度和最大加密速率计算所述队列队头数据包的预计耗时；

从所述预计耗时大于所述时延要求的队列中选择所述权值最大的队列进行队头数据包的发送并对该队列虚拟离开时间进行修正；若预计耗时均小于时延要求，则选择所述虚拟离开时间最小且所述权值最大的队列的数据包进行发送。