【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及量子密钥分发，具体为融合sdn的多层qkd星座模型及密钥分发路由算法的搭建方法。
技术介绍
1、自由空间量子密钥分发是一种基于量子力学原理，通过光子在自由空间中传输来安全生成和共享加密密钥的技术。
2、量子密钥分发(quantum key distribution，qkd)是一种利用量子态的不可克隆性和测量破坏性原理来实现安全密钥分发的信息加密技术，能为通信双方提供一种无法被窃听和破解的安全密钥分发机制[1]。在bb84协议中，单光子信号通常用于实现量子密钥分发。然而，由于单光子信号在光纤中的传输损耗呈指数级增长，在长距离传输中难以避免高损耗和退偏现象，这对构建跨洲际的量子安全通信量子密钥分发的光纤网络造成了挑战[2-3]。自由空间量子密钥分发(free-space quantum key distribution，fso qkd)将成为长距离环境下更有效的方案，可为全球范围内提供超长距离的量子密钥安全服务[4]。随着目前跨洲际范围内的安全业务日益增加，世界各国开始对面向大规模量子卫星组网以及量子密钥分配技术的研究产生了高度重视，其中研究如何构建量子卫星星座以及如何制定端到端的卫星密钥分配路由算法，是未来量子卫星密钥分发技术走向实际的关键。
3、目前，对于自由空间量子卫星密钥分发相关技术的研究已取得一定的成果。意大利帕多瓦大学研究团队villoresi等人[5]于2008年通过低地球轨道(low earth orbit，leo)卫星成功实现了单光子信号的量子通信实验，证明了leo卫星与地面间
4、上述研究针对量子卫星密钥分发在星座设计、星间链路优化、密钥资源分配方面取得了一定的成果。但忽略了在自由空间中，数万千米的传输距离会给量子密钥的生成速率带来指数级衰减，也未考虑到长距离的信号传输会带来较大的端到端通信时延，并且没有对星间有限的量子密钥资源制定集中的资源管理方案，具体来说即为：目前自由空间量子密钥分发中量子密钥生成速率较低，密钥生成速率还受传输距离影响呈指数级变化，导致无法支撑高强度的安全业务请求，同时通信双方端到端的通信时延普遍也比较高。
5、因此需要对以上问题提出一种新的解决方案。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供融合sdn的多层qkd星座模型及密钥分发路由算法的搭建方法，以解决
技术介绍
中提出的技术问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：融合sdn的多层qkd星座模型的搭建方法，至少包括以下步骤：
3、s1：设定可信中继量子密钥分发星座模型，所述可信中继量子密钥分发星座模型为三层轨道卫星网络星座模型，充分发挥geo、meo和leo三种轨道卫星特点；
4、s2：基于s1进一步的提出量子卫星光网络的多层架构与动态管理策略；
5、s3：进行密钥资源模型设置，引入量子密钥池作为量子密钥的缓存，所述量子密钥池为qkp，所述qkp用于存储每对量子节点之间生成的密钥对，密钥存储在成对出现的量子节点的对应qkp中，所述qkp中的密钥在安全业务请求到来时提供给加解密模块，实现密钥中继功能；
6、s4：密钥生成与消耗；
7、s5：进行链路状态评估，进而更好的描述拓扑中量子密钥的数量与更新情况。
8、进一步地，所述s1至少包括以下步骤：
9、在卫星网络场景模型中，量子卫星网络的leo层采用均匀分布的walker星座，包含个轨道平面，每个轨道均匀分布q个卫星，共计个低轨卫星；
10、每颗leo卫星都与四个相邻的低轨轨道相连，其中两个在同一轨道上，另外两个在不同轨道上，同一轨道层的卫星可以通过星间链路连接，而不同轨道层的卫星可以通过轨道间链路连接，以保证跨轨道的量子密钥传输；
11、leo卫星与地面站通过星地链路建立量子通信，meo卫星可与leo卫星建立辅助通信链路，辅助通信链路用于辅助leo层进行复杂的量子密钥路由与转发，且用于直接和地面站建立通信链路，以增强量子密钥分发网络的冗余性和可靠性；
12、所述geo卫星具有广泛的覆盖能力用来作为监测卫星，负责收集与转发leo层和meo层的拓扑资源与量子密钥资源信息到地面站，便于地面站及时更新卫星节点及其链路资源信息；
13、所述地面站分布于世界各地，所述地面站之间建立端到端的安全业务请求，通过与自由空间中继卫星建立连接，所述中继卫星之间进行点对点密钥分发，从而实现超远距离的量子密钥分发服务。
14、进一步地，所述s2中的量子卫星光网络的多层架构至少包括应用层、sdn控制层、数据层和qkd层；
15、所述应用层由地面站组成，地面用户之间能生成安全本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.融合SDN的多层QKD星座模型的搭建方法，其特征在于：至少包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的融合SDN的多层QKD星座模型的搭建方法，其特征在于：所述S1至少包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的融合SDN的多层QKD星座模型的搭建方法，其特征在于：所述S2中的量子卫星光网络的多层架构至少包括应用层、SDN控制层、数据层和QKD层；
4.根据权利要求3所述的融合SDN的多层QKD星座模型的搭建方法，其特征在于：所述S4至少包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的融合SDN的多层QKD星座模型的搭建方法，其特征在于：所述S5至少包括以下步骤：
6.密钥分发路由算法的搭建方法，用于上述权利要求1-5任意一项所述的融合SDN的多层QKD星座模型的搭建方法，其特征在于：所述密钥分发路由算法基于融合SDN的多层QKD星座模型，用于确保该融合SDN的多层QKD星座模型在不同网络负载下实现高效量子密钥分发。
7.根据权利要求6所述的密钥分发路由算法的搭建方法，其特征在于：所述密钥分发路由算法的输入为x(Si,d
8.根据权利要求7所述的密钥分发路由算法的搭建方法，其特征在于：所述密钥分发路由算法至少包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的融合SDN的多层QKD星座模型及密钥分发路由算法的搭建方法，其特征在于：所述S4至少包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.融合sdn的多层qkd星座模型的搭建方法，其特征在于：至少包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的融合sdn的多层qkd星座模型的搭建方法，其特征在于：所述s1至少包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的融合sdn的多层qkd星座模型的搭建方法，其特征在于：所述s2中的量子卫星光网络的多层架构至少包括应用层、sdn控制层、数据层和qkd层；
4.根据权利要求3所述的融合sdn的多层qkd星座模型的搭建方法，其特征在于：所述s4至少包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的融合sdn的多层qkd星座模型的搭建方法，其特征在于：所述s5至少包括以下步骤：
6.密钥分发路由算法的搭...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹阳，谭青洋，彭小峰，左竞，陈杨，熊培富，
申请(专利权)人：重庆理工大学，
类型：发明
国别省市：
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