多用戶(hù)波分復(fù)用qkd網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及其密鑰分發(fā)與共享方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種多用戶(hù)波分復(fù)用量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及其密鑰分發(fā)與共享方法，系統(tǒng)包括Alice控制端、脈沖輸送線路和Bob用戶(hù)端。其密鑰分發(fā)與共享方法包括密鑰分發(fā)和共享兩個(gè)階段：Alice與多個(gè)Bob用戶(hù)進(jìn)行量子密鑰分發(fā)與存儲(chǔ)，并設(shè)定密鑰優(yōu)先權(quán)；Alice用優(yōu)先權(quán)低的密鑰加密優(yōu)先權(quán)高的密鑰成密文，然后將密文發(fā)送給優(yōu)先權(quán)低的用戶(hù)，此優(yōu)先權(quán)低的用戶(hù)使用優(yōu)先權(quán)低的密鑰對(duì)密文解密，獲取優(yōu)先權(quán)高的密鑰。本發(fā)明的系統(tǒng)合理，操作方便，成本低，網(wǎng)絡(luò)中各用戶(hù)相對(duì)獨(dú)立，保證單用戶(hù)的密鑰生成率穩(wěn)定，不會(huì)隨著用戶(hù)的增加而減小，同時(shí)采用二級(jí)等差頻率間隔的波長(zhǎng)規(guī)劃方案和精準(zhǔn)的脈沖延時(shí)技術(shù)，消除不同用戶(hù)之間脈沖的相互干擾。
【專(zhuān)利說(shuō)明】多用戶(hù)波分復(fù)用QKD網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及其密鑰分發(fā)與共享方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及光纖通信與量子通信網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種多用戶(hù)波分復(fù)用 QKD(量子密鑰分發(fā)）網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及其密鑰分發(fā)與共享方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)密碼技術(shù)的安全性由數(shù)學(xué)上的計(jì)算復(fù)雜度來(lái)保證，但面對(duì)日益強(qiáng)大的計(jì)算能 力，其安全性受到巨大威脅。量子密碼技術(shù)的安全性不依賴(lài)于計(jì)算的復(fù)雜度，而是基于量子 力學(xué)基本原理，即海森堡測(cè)不準(zhǔn)原理和未知量子態(tài)不可克隆原理。量子密鑰分發(fā)（Quantum Key Distribution,QKD)能以絕對(duì)安全的方式讓處于不同地理位置的合法參與者（通常用 Alice和Bob表示）分享密鑰，雙方的密鑰發(fā)送信道可以是自由空間或者光纖，采用光纖作 為傳輸信道的QKD取得了很大的進(jìn)步。
[0003] 目前大多數(shù)實(shí)現(xiàn)的QKD都采用微弱光脈沖的偏振或相位作為信息的載體。然而 由于光纖的雙折射和環(huán)境的影響，基于偏振調(diào)制的系統(tǒng)很難部署到實(shí)際的光纖網(wǎng)絡(luò)鏈路上 進(jìn)行遠(yuǎn)距離密鑰分發(fā)，即便基于相位調(diào)制的系統(tǒng)也會(huì)受到光纖雙折射的影響。即插即用系 統(tǒng)--一種往返的QKD系統(tǒng)，以通過(guò)自動(dòng)補(bǔ)償光纖雙折射效應(yīng)來(lái)消除其對(duì)系統(tǒng)所帶來(lái)的影 響，因此在傳輸過(guò)程中不需要任何偏振控制系統(tǒng)就可以保證系統(tǒng)在較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)的操作 穩(wěn)定性。但目前光纖QKD大部分都是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)應(yīng)用，無(wú)法直接擴(kuò)展多用戶(hù)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，這是限制 其走向大規(guī)模應(yīng)用的主要障礙之一。
[0004] 目前已有的QKD網(wǎng)絡(luò)主要采用兩種技術(shù)：一種是基于光學(xué)節(jié)點(diǎn)的QKD網(wǎng)絡(luò)，光學(xué) 節(jié)點(diǎn)可以是分光器，光開(kāi)關(guān)、波分復(fù)用器或者其他光學(xué)被動(dòng)器件；另一種是基于可信中繼的 QKD網(wǎng)絡(luò)，其難點(diǎn)在于保持中繼的可靠性。相較于第二種QKD網(wǎng)絡(luò)，基于光學(xué)節(jié)點(diǎn)的QKD網(wǎng) 絡(luò)無(wú)需必須保證光學(xué)節(jié)點(diǎn)的絕對(duì)可靠性?；诜止馄鞯牧孔用荑€分發(fā)網(wǎng)絡(luò)具有安全性好、 容易實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)，但也存在一個(gè)非常明顯的缺點(diǎn)，就是其網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展會(huì)嚴(yán)重影響單用戶(hù)密鑰 生成率和傳輸距離。Alice發(fā)射的平均光子數(shù)為μ的光脈沖被分光器分成N份，其中N為 用戶(hù)數(shù)，這樣發(fā)送給每個(gè)接收端Bob的平均光子數(shù)為μ/Ν，那么最終的密鑰生成率會(huì)因?yàn)?光子數(shù)的減少降為單用戶(hù)密鑰生成率的Ν分之一。隨著用戶(hù)數(shù)Ν的增加，網(wǎng)絡(luò)的傳輸距離 及單用戶(hù)密鑰生成率都會(huì)隨之成倍減小。早期基于波分復(fù)用技術(shù)（Wavelength Division MultipleXing，WDM)的可調(diào)諧波長(zhǎng)光源多用戶(hù)QKD方案雖然可以不再將發(fā)射方Alice發(fā)射 的脈沖均分給不同的用戶(hù)，但同一時(shí)刻激光器產(chǎn)生的脈沖仍然為單一波長(zhǎng)脈沖，只能服務(wù) 于單一用戶(hù)，這造成了多用戶(hù)不能同時(shí)工作的困境，而且從全局時(shí)間來(lái)看，單用戶(hù)的密鑰生 成率仍然受困于用戶(hù)規(guī)模，即隨著用戶(hù)數(shù)的增加，單用戶(hù)的密鑰生成率會(huì)減小。后續(xù)的改進(jìn) 方案中雖然都試圖解決密鑰生成率隨用戶(hù)數(shù)的增加而減小的問(wèn)題，但新的問(wèn)題隨之出現(xiàn)， 比如不同用戶(hù)之間的相互干擾，這給網(wǎng)絡(luò)中用戶(hù)增加了不必要的誤碼，而且這些方案的實(shí) 際可行性也有待進(jìn)一步驗(yàn)證。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的首要目的是提供一種多用戶(hù)波分復(fù)用量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，該系統(tǒng)將 單光源多波長(zhǎng)激光器同時(shí)產(chǎn)生的多波長(zhǎng)脈沖作為多用戶(hù)信息傳輸?shù)妮d體，將各個(gè)波長(zhǎng)脈沖 發(fā)送到不同的合法用戶(hù)，各用戶(hù)相對(duì)獨(dú)立，保證單用戶(hù)的密鑰生成率穩(wěn)定，不會(huì)隨著用戶(hù)的 增加而減小。
[0006] 本發(fā)明的又一目的是提出一種應(yīng)用多用戶(hù)波分復(fù)用量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的密 鑰分發(fā)與共享方法。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：
[0008] -種多用戶(hù)波分復(fù)用量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，包括Alice控制端、脈沖輸送線路 和Bob用戶(hù)端，Alice控制端通過(guò)脈沖輸送線路與Bob用戶(hù)端連接。
[0009] 所述Alice控制端包括多波長(zhǎng)脈沖產(chǎn)生裝置、環(huán)形器、耦合器、非平衡干涉儀以及 兩個(gè)多波長(zhǎng)單光子探測(cè)裝置；多波長(zhǎng)脈沖產(chǎn)生裝置輸出的脈沖組經(jīng)過(guò)環(huán)形器后，通過(guò)耦合 器注入到非平衡干涉儀，非平衡干涉儀長(zhǎng)臂上順次包含有短延遲線、單一相位調(diào)制器和偏 振分束器，非平衡干涉儀短臂接偏振分束器，一多波長(zhǎng)單光子探測(cè)裝置通過(guò)環(huán)形器接耦合 器的輸入端，另一多波長(zhǎng)單光子探測(cè)裝置接耦合器的耦合端；
[0010] 所述Bob用戶(hù)端包括分束器、用于調(diào)制脈沖加載相位信息的上支路和用于為上支 路提供參考信息和系統(tǒng)安全監(jiān)控的下支路，Alice控制端中的偏振分束器通過(guò)脈沖輸送線 路接Bob用戶(hù)端的分束器，分束器的輸出端分別接上、下支路；
[0011] 所述上支路包括順次連接的可變光衰減器、脈沖延時(shí)裝置、光纖延遲線、相位調(diào)制 器以及反射裝置，分束器的上輸出端接可變光衰減器；
[0012] 所述下支路包括順次連接的可變光衰減器和經(jīng)典探測(cè)器，分束器的下輸出端接另 一可變光衰減器。
[0013] 多波長(zhǎng)脈沖產(chǎn)生裝置能夠產(chǎn)生滿(mǎn)足多個(gè)用戶(hù)同時(shí)通信所需的多波長(zhǎng)激光脈沖，該 脈沖產(chǎn)生方案既可以降低脈沖產(chǎn)生和控制成本，又可以摒棄單波長(zhǎng)光源組方案所產(chǎn)生脈沖 的差異性。非平衡干涉儀的長(zhǎng)臂上單一相位調(diào)制器同時(shí)為網(wǎng)絡(luò)中所有用戶(hù)加載相位信息， 單一相位調(diào)制器代替常用的多相位調(diào)制器結(jié)構(gòu)，保證了相位調(diào)制一致性和穩(wěn)定性的同時(shí)， 也降低了系統(tǒng)成本。兩個(gè)多波長(zhǎng)單光子探測(cè)裝置根據(jù)返回脈沖在干涉儀輸出端的干涉情 況，分別記錄干涉結(jié)果，而多波長(zhǎng)單光子探測(cè)裝置中某一波長(zhǎng)探測(cè)裝置的響應(yīng)與否，在于與 之對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)脈沖是否發(fā)生了相長(zhǎng)干涉。多波長(zhǎng)單光子探測(cè)裝置在每次探測(cè)事件之后會(huì)進(jìn) 入休眠時(shí)間，即通過(guò)加入死時(shí)間來(lái)消除后脈沖所引起的干擾計(jì)數(shù)，降低系統(tǒng)誤碼率。
[0014] 每一 Bob用戶(hù)都將入射脈沖分成強(qiáng)弱兩路，上支路（較弱一路）用于調(diào)制脈沖加 載相位信息，下支路（較強(qiáng)一路）主要用于為上支路提供參考信息和系統(tǒng)安全監(jiān)控。上支 路通過(guò)脈沖延時(shí)裝置設(shè)置每個(gè)Bob用戶(hù)的脈沖延時(shí)，使每個(gè)用戶(hù)的脈沖能夠幾乎同時(shí)返回 到Alice端。光纖延遲線則專(zhuān)為消除前向強(qiáng)脈沖的瑞利散射光而設(shè)置，讓返回脈沖錯(cuò)開(kāi)較 強(qiáng)的前向強(qiáng)脈沖產(chǎn)生的瑞利散射光。下支路的入射脈沖由可變光衰減器對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)衰減 以防止探測(cè)器飽和，最后由經(jīng)典探測(cè)器接收，為上支路脈沖相位調(diào)制提供時(shí)間參考，并且依 據(jù)入射脈沖的強(qiáng)弱變化等信息為系統(tǒng)提供安全監(jiān)控服務(wù)。
[0015] 所述多波長(zhǎng)單光子探測(cè)裝置包括多個(gè)單光子探測(cè)器和一個(gè)波分復(fù)用器，多個(gè)單光 子探測(cè)器與波分復(fù)用器連接。
[0016] 在一種優(yōu)選的方案中，所述多波長(zhǎng)脈沖產(chǎn)生裝置包括連接的單光源多波長(zhǎng)脈沖激 光器和波長(zhǎng)選擇器。單光源多波長(zhǎng)脈沖激光器用于產(chǎn)生能夠滿(mǎn)足多個(gè)用戶(hù)同時(shí)通信所需的 多波長(zhǎng)激光脈沖。波長(zhǎng)選擇器根據(jù)波長(zhǎng)分配規(guī)劃挑選適合于各Bob用戶(hù)使用的波長(zhǎng)脈沖， 且其波長(zhǎng)選擇的靈活性為多用戶(hù)網(wǎng)絡(luò)的用戶(hù)波長(zhǎng)變更和用戶(hù)增減提供了可能，增加了網(wǎng)絡(luò) 的可拓展性。
[0017] 由于法拉第鏡能夠自動(dòng)補(bǔ)償光纖的雙折射效應(yīng)，則在一種優(yōu)選的方案中，所述反 射裝置為法拉第鏡，即上支路通過(guò)法拉第鏡來(lái)改變脈沖傳輸方向。
[0018] 在一種優(yōu)選的方案中，所述脈沖輸送線路包括通過(guò)波長(zhǎng)路由裝置連接的一條第一 光纖和若干條第二光纖，第二光纖的數(shù)量與Bob用戶(hù)端數(shù)量相同。
[0019] 其中第一光纖為共用光纖，第二光纖為專(zhuān)用光纖。由于各Bob用戶(hù)分布分散，無(wú)法 只使用一條線路輸送脈沖，故本系統(tǒng)采取兩級(jí)輸送線路。根據(jù)用戶(hù)分布，共用光纖與專(zhuān)用光 纖長(zhǎng)度比例可以調(diào)節(jié)，一般地，共用光纖盡可能的長(zhǎng)，而專(zhuān)用光纖盡可能的短，目的在于讓 各Bob用戶(hù)脈沖所經(jīng)過(guò)的路徑差異盡可能小，減小返回脈沖到達(dá)Alice端的時(shí)間抖動(dòng)和不 同步差異。
[0020] 波長(zhǎng)路由裝置控制各波長(zhǎng)脈沖信號(hào)的路徑選擇，在一種優(yōu)選的方案中，所述波長(zhǎng) 路由裝置為波分復(fù)用器、陣列波導(dǎo)光柵、布拉格光柵或波長(zhǎng)選擇開(kāi)關(guān)中任意一種。
[0021] 在一種優(yōu)選的方案中，所述非平衡干涉儀的長(zhǎng)臂和短臂均為保偏光纖，采用保偏 光纖來(lái)抑制偏振效應(yīng)。
[0022] 由于量子通信系統(tǒng)的弱信號(hào)特點(diǎn)，量子通信網(wǎng)絡(luò)的波長(zhǎng)規(guī)劃在滿(mǎn)足本ITU-T波長(zhǎng) 標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，也必須充分考慮四波混頻效應(yīng)。波長(zhǎng)規(guī)劃的一個(gè)重要出發(fā)點(diǎn)就是要讓四波混 頻產(chǎn)生的新頻率光盡可能遠(yuǎn)離這四個(gè)脈沖信號(hào)的波長(zhǎng)。在本發(fā)明中選擇一種可以有效減小 四波混頻效應(yīng)影響的波長(zhǎng)規(guī)劃方案，波長(zhǎng)選擇器采用二級(jí)等差頻率間隔的方式選擇波長(zhǎng)。
[0023] 這種適當(dāng)不等間距的波長(zhǎng)信道規(guī)劃設(shè)計(jì)，能使產(chǎn)生的新頻率光大部分遠(yuǎn)離其他信 號(hào)波長(zhǎng)，而且四波混頻的效率隨著波長(zhǎng)間隔加大而降低，對(duì)系統(tǒng)影響進(jìn)一步降低。以下面幾 個(gè)波長(zhǎng)為例，fi、f i+1 = fi+Δ f、fi+2 = A+2 Δ f、fi+3 = Α+3 Δ f、fi+4 = Α+4Δ f、fi+5 = Α+5 Δ f、 fi+6 = fj+6 Δ f, fi+7 = ?Λ? Δ f, fi+8 = fj+8 Δ f, fi+9 = fj+9 Δ f ……Λ f 為符合 ITU-T 波長(zhǎng) 標(biāo)準(zhǔn)的頻率間隔，fi與fi+1、fi+3和fi+6產(chǎn)生的新頻率光分別為f i+2、fi+6和fi+12, fi+1與fi+3和 fi+6產(chǎn)生的新頻率光分別為fi+5和fi+11，fi+3與f i+6產(chǎn)生的新頻率光為fi+9，由于fi與fi+3的 間隔較大，產(chǎn)生的新頻率光f i+6相對(duì)較弱，故在本發(fā)明采用頻率為fi、fi+1、fi+3、fi+6、f i+1(l等 的光脈沖作為信息傳輸?shù)奈锢磔d體。
[0024] -種應(yīng)用多用戶(hù)波分復(fù)用量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的密鑰分發(fā)與共享方法，該方法 包括以下步驟：
[0025] S1.系統(tǒng)初始化：檢查Alice和各Bob用戶(hù)軟硬件設(shè)施，查看設(shè)備是否能正常運(yùn) 轉(zhuǎn)，設(shè)定正確的工作電壓、適宜的工作溫度等基本條件；
[0026] S2.系統(tǒng)噪聲測(cè)試：在Alice不發(fā)射激光脈沖串的前提下，即脈沖串?dāng)?shù)為零時(shí)，測(cè) 試系統(tǒng)噪聲水平，確保在設(shè)計(jì)的合理范圍以下；
[0027] S3.光纖長(zhǎng)度測(cè)試及脈沖延時(shí)設(shè)置：Alice發(fā)送一組強(qiáng)脈沖，各Bob用戶(hù)通過(guò)測(cè)量 脈沖到達(dá)時(shí)刻，確定鏈路中光纖長(zhǎng)度，依據(jù)各Bob用戶(hù)與Alice之間光纖的長(zhǎng)度關(guān)系，設(shè)置 各Bob用戶(hù)延時(shí)；
[0028] Alice再發(fā)射一組強(qiáng)脈沖，被Bob用戶(hù)衰減后返回Alice，測(cè)量到達(dá)時(shí)刻，往返調(diào)整 Bob用戶(hù)延時(shí)設(shè)置，以到達(dá)各Bob用戶(hù)再返回的脈沖幾乎同時(shí)到達(dá)Alice端；
[0029] S4.密鑰發(fā)送：Alice以幀為單位向Bob用戶(hù)發(fā)送脈沖串，每次發(fā)送一定數(shù)目的幀， 幀與幀之間的時(shí)間間隔稱(chēng)為幀頻率，幀由脈沖串組成；Bob用戶(hù)收到脈沖后將其調(diào)制并衰 減到單光子水平后返回，來(lái)自不同Bob用戶(hù)返回的脈沖同時(shí)到達(dá)Alice被加載同一相位信 息；調(diào)制脈沖所需的電壓與脈沖發(fā)送前生成的真隨機(jī)碼相對(duì)應(yīng)，作為各自基的選擇，Alice 與Bob用戶(hù)依據(jù)各自編碼需要，選擇不同的相位電壓調(diào)制脈沖相位；
[0030] S5.密鑰篩選與成碼：Alice記錄多波長(zhǎng)探測(cè)裝置的探測(cè)響應(yīng)事件，與各Bob用戶(hù) 公開(kāi)比對(duì)基，形成篩選密鑰；然后在篩選密鑰中隨機(jī)挑選一些數(shù)據(jù)，判斷是否存在竊聽(tīng)，判 斷之后，剔除所選的數(shù)據(jù)；再對(duì)剩余的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)和密性放大，得到最終的安全密 鑰；安全密鑰按位進(jìn)行存儲(chǔ)，每組安全密鑰前加上存儲(chǔ)前綴，安全密鑰的存儲(chǔ)前綴采用密鑰 發(fā)送時(shí)間；對(duì)安全密鑰進(jìn)行優(yōu)先權(quán)設(shè)定；優(yōu)先權(quán)的設(shè)定可以按照Bob的編號(hào)順序從高到低 進(jìn)行。
[0031] S6. Bob用戶(hù)間密鑰共享：依據(jù)步驟S5中設(shè)定的密鑰優(yōu)先權(quán)，當(dāng)安全密鑰優(yōu)先權(quán) 為：Bob_i>Bob_j>Bob_k>Bob_l 時(shí)，Bob_i 與此13_1^進(jìn)行密鑰共享。
[0032] Bob_i的密鑰優(yōu)先權(quán)大于Bob_k，所以Bob_k要共享Bob_i的密鑰；Alice作為中 間節(jié)點(diǎn)，首先使用Alice與Bob_k的密鑰對(duì)Alice與Bob_i的密鑰進(jìn)行加密，然后將加密的 Bob_i密鑰發(fā)送給Bob_k，Bob_k收到密文后解密，得到Bob_i的密鑰，這樣便與Bob_i共享 了密鑰；其他情況與此相同。
[0033] Bob用戶(hù)間密鑰共享具有排他性，即Bob用戶(hù)的密鑰只能與另外某一個(gè)Bob用戶(hù)進(jìn) 行共享，共享之后不能再與其他的Bob用戶(hù)共享。
[0034] 其中密性放大是一種通過(guò)公開(kāi)通信提高數(shù)據(jù)保密性的技術(shù)，經(jīng)過(guò)上述的數(shù)據(jù)協(xié)調(diào) 后，發(fā)送方Alice與接收方Bob擁有的數(shù)據(jù)高度一致，誤碼率很低，但竊聽(tīng)者Eve可能知道 部分?jǐn)?shù)據(jù)，為了提高數(shù)據(jù)的保密性，Alice與Bob以減小他們擁有的信息為代價(jià)，使Eve知 道的信息量變?yōu)闊o(wú)效。
[0035] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：
[0036] 1)、波分復(fù)用技術(shù)保證了各個(gè)用戶(hù)之間的相對(duì)獨(dú)立，單用戶(hù)的密鑰生成率不會(huì)隨 著用戶(hù)的增加而減??；2)、二級(jí)等差頻率間隔的波長(zhǎng)規(guī)劃方案和精準(zhǔn)的脈沖延時(shí)技術(shù)，消除 了不同用戶(hù)之間脈沖的相互干擾，降低了系統(tǒng)誤碼率；3)、單光源多波長(zhǎng)激光器代替多光源 結(jié)構(gòu)，減小信號(hào)發(fā)射裝置的成本，單一相位調(diào)制器代替多相位調(diào)制器結(jié)構(gòu)，保證了相位調(diào)制 一致性和穩(wěn)定性的同時(shí)，也降低了系統(tǒng)成本；4)、用戶(hù)終端采用可變延時(shí)裝置，調(diào)整各用戶(hù) 之間返回脈沖的返回時(shí)刻，保證了網(wǎng)絡(luò)的靈活性；5)、系統(tǒng)中采用的各器件成熟，整體方案 具有較高可實(shí)施性，且用戶(hù)數(shù)量可以增加，具有良好拓展性。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0037] 圖1為波分復(fù)用量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)示意圖。
[0038] 圖2為本發(fā)明的多用戶(hù)波分復(fù)用量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
[0039] 圖3為相位調(diào)制過(guò)程示意圖。
[0040] 圖4為密鑰分發(fā)與共享過(guò)程的流程圖。
[0041] 圖5為量子比特誤碼率與用戶(hù)數(shù)和傳輸距離的關(guān)系圖。
[0042] 圖6為篩選密鑰率和量子比特誤碼率隨距離變化的關(guān)系圖。

【具體實(shí)施方式】
[0043] 附圖僅用于示例性說(shuō)明，不能理解為對(duì)本專(zhuān)利的限制；
[0044] 圖1中：101-共用光纖；102-波長(zhǎng)路由裝置；103、104、105、106-專(zhuān)用光纖；
[0045] 圖2中：201-多波長(zhǎng)激光器MW-LD ;202_波長(zhǎng)篩選器WS ;203_光路環(huán)形器CIR ; 204、205_多波長(zhǎng)單光子探測(cè)裝置MW-SPD ;206_耦合器C ;207、221，229、237、245_延遲線 DL ;208、222、230、238、246_ 相位調(diào)制器 PM ;209_ 長(zhǎng)臂；210-偏振分束器 PBS ;211_ 短臂； 212、214、215、216、217-單模光纖 SMF ;213-波分復(fù)用器 MUX ;218、226、234、242-分束器 S ; 219、224、227、232、235、240、243、248_ 可變光衰減器 V0A ;220、228、236、244_ 延時(shí)器 TD ; 223、231、239、247_法拉第鏡FM ;225、233、241、249_經(jīng)典探測(cè)器；250-多波長(zhǎng)脈沖產(chǎn)生裝 置；251-相位調(diào)制裝置；252-脈沖傳輸線路；
[0046] 圖3中：301-Alice端相位信號(hào)；302- λ 1參考脈沖；303- λ 2參考脈沖；304- λ 3 參考脈沖；305-λ 4參考脈沖；306-λ 1信號(hào)脈沖；307-Bob端相位信號(hào)參考脈沖。
[0047] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0048] 本發(fā)明是一種點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的組網(wǎng)方式，特別地可以進(jìn)一步延伸到多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的方 式。所描述的實(shí)施例只是本發(fā)明一對(duì)多方式中的一種，顯然地，它可以較易地?cái)U(kuò)展到更多應(yīng) 用，一個(gè)較具代表性的波分復(fù)用量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)示意圖如圖1所示。
[0049] 實(shí)施例1
[0050] 圖1中，Alice作為脈沖信號(hào)的發(fā)射方，擁有一個(gè)多波長(zhǎng)光源，能夠產(chǎn)生滿(mǎn)足多個(gè) Bob用戶(hù)同時(shí)通信所使用的不同波長(zhǎng)的脈沖信號(hào)。每個(gè)Bob用戶(hù)可以分配到某一波長(zhǎng)的信 號(hào)，且其對(duì)脈沖波長(zhǎng)具有較寬適用性，即在波長(zhǎng)規(guī)劃過(guò)程中調(diào)整各Bob之間信號(hào)波長(zhǎng)的分 配后，Bob仍然可以正常工作。圖1中光纖101為各用戶(hù)共同使用，光纖103、104、105和 106為每個(gè)用戶(hù)的專(zhuān)用光纖，每個(gè)用戶(hù)的專(zhuān)用光纖和共用光纖101之和定義為每個(gè)用戶(hù)的 距離。波長(zhǎng)路由裝置102用在控制端Alice和用戶(hù)端Bob之間，控制各波長(zhǎng)脈沖信號(hào)的路 徑選擇，它可以是波分復(fù)用器、陣列波導(dǎo)光柵、布拉格光柵、波長(zhǎng)選擇開(kāi)關(guān)等器件，但同一的 要求是對(duì)傳輸業(yè)務(wù)具有透明性，且具有損耗小、反應(yīng)快、性能穩(wěn)定等特點(diǎn)。
[0051] 圖2本發(fā)明的多用戶(hù)波分復(fù)用量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的實(shí)施例示意圖。該系統(tǒng)采 用往返式結(jié)構(gòu)，涉及五個(gè)用戶(hù)，其中Alice作為控制端，產(chǎn)生包含四種波長(zhǎng)的脈沖組，分別 發(fā)送到四個(gè)獨(dú)立的用戶(hù)Bob。脈沖傳輸線路包含一段共用光纖、一個(gè)波分復(fù)用器以及四段專(zhuān) 用光纖，其中波分復(fù)用器作為脈沖路徑選擇的控制者。各Bob接收到Alice控制站發(fā)送來(lái) 的脈沖后，根據(jù)需要，對(duì)脈沖進(jìn)行相位調(diào)制，加載信息，并根據(jù)各Bob與Alice控制站的總距 離差關(guān)系，設(shè)置延時(shí)，然后將脈沖返回Alice控制站。下面具體地描述脈沖傳遞過(guò)程。
[0052] Alice利用多波長(zhǎng)激光器201產(chǎn)生具有多個(gè)波長(zhǎng)的脈沖串，其中的四個(gè)波長(zhǎng)脈沖 串將由波長(zhǎng)篩選器202按波長(zhǎng)規(guī)劃的要求挑選出來(lái)供四個(gè)Bob使用。脈沖經(jīng)過(guò)環(huán)形器203 后，通過(guò)50 :50的耦合器206注入到非平衡干涉儀。這樣每個(gè)脈沖組都被分成兩部分，一部 分將穿過(guò)包含短延遲線207、相位調(diào)制器208和偏振分束器210的長(zhǎng)臂209,另一部分則通 過(guò)下方的短臂211，這樣兩部分脈沖從偏振分束器210出射時(shí)會(huì)有一個(gè)時(shí)間差，體現(xiàn)在位置 上會(huì)有一個(gè)距離差，前者稱(chēng)作參考脈沖，后者稱(chēng)作信號(hào)脈沖。需要指出的是，非平衡干涉儀 的長(zhǎng)臂209和短臂211均采用保偏光纖來(lái)抑制偏振效應(yīng)。在脈沖傳輸線路252上，采取兩級(jí) 線路輸送脈沖，從偏振分束器210出射的脈沖組先經(jīng)過(guò)第一級(jí)量子信道，即共用光纖212， 然后被波分復(fù)用器213以波長(zhǎng)尋址的方式分開(kāi)，每一波長(zhǎng)的脈沖串各自經(jīng)過(guò)下一級(jí)量子信 道，即專(zhuān)用光纖214、215、216和217,到達(dá)各自Bob端。由于各Bob與波分復(fù)用器213的距 離不同，第二級(jí)量子信道長(zhǎng)度不同。
[0053] 以下以Bobl為例，波長(zhǎng)λ i的脈沖組到達(dá)Bobl后，首先被10 :90的分束器218分 成兩部分，較強(qiáng)的部分走下支路，經(jīng)可變光衰減器224衰減之后被經(jīng)典探測(cè)器225接收，這 部分脈沖的作用主要有兩個(gè)：一是定時(shí)作用，經(jīng)典探測(cè)器225檢測(cè)到脈沖的時(shí)間被記錄并 傳入到控制系統(tǒng)，為對(duì)上支路脈沖相位調(diào)制施加調(diào)制電壓提供時(shí)間參考；二是安全作用，經(jīng) 典探測(cè)器225通過(guò)監(jiān)測(cè)入射脈沖的強(qiáng)度等信息，來(lái)判斷是否有外部信號(hào)攻擊系統(tǒng)，比如特 洛伊木馬攻擊。
[0054] 而較弱的部分走上支路，同樣被可變光衰減器219衰減，路過(guò)延遲線（也稱(chēng)為存儲(chǔ) 環(huán)）221，然后經(jīng)過(guò)相位調(diào)制器222,之前被A1 ice端非平衡干涉儀分成兩部分脈沖中的信號(hào) 脈沖將被加載相位信息，對(duì)應(yīng)于Bob的基選擇，而走在前面的參考脈沖不被調(diào)制，最終脈沖 被法拉第鏡223反射，經(jīng)過(guò)延時(shí)器220后給予適當(dāng)延時(shí)，返回Alice控制端。各Bob端根據(jù) 他們與Alice端的距離而設(shè)置了不同的時(shí)延，因此從各Bob端返回的脈沖可以幾乎同時(shí)到 達(dá)Alice端的非平衡干涉儀。
[0055] 需要指出的是，在本實(shí)施例中Bob用戶(hù)端沒(méi)有使用普通光反射裝置，而是采用法 拉第鏡，這是因?yàn)榉ɡ阽R可以自動(dòng)補(bǔ)償光纖的雙折射效應(yīng)。
[0056] 由于偏振分束器210的偏振選擇功能，之前經(jīng)過(guò)干涉儀長(zhǎng)臂209的信號(hào)脈沖此時(shí) 將會(huì)經(jīng)過(guò)干涉儀的短臂211，而之前經(jīng)過(guò)干涉儀短臂211的參考脈沖此時(shí)將會(huì)經(jīng)過(guò)干涉儀 的長(zhǎng)臂209,相位調(diào)制器208會(huì)對(duì)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)臂209的返回脈沖加載相位信息，這對(duì)應(yīng)于Alice 的基選擇，不同于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路中Alice端相位加載過(guò)程，此時(shí)四個(gè)Bob的返回脈沖將會(huì)同時(shí) 被調(diào)制。經(jīng)過(guò)干涉儀的兩臂的脈沖在耦合器206處再次結(jié)合，根據(jù)Alice與Bob所加相位 信息的不同，出現(xiàn)不同的干涉事件。當(dāng)兩路脈沖有180°相位差時(shí)，多波長(zhǎng)單光子探測(cè)裝置 204會(huì)響應(yīng)，并記錄探測(cè)事件。當(dāng)兩路脈沖相位差為零時(shí)，多波長(zhǎng)單光子探測(cè)裝置205會(huì)響 應(yīng)，并記錄探測(cè)事件。干涉脈沖波長(zhǎng)的不同，會(huì)引起多波長(zhǎng)單光子探測(cè)裝置中某個(gè)波長(zhǎng)的一 對(duì)探測(cè)模塊的響應(yīng)。
[0057] 需要指出的是，由于量子通信系統(tǒng)的弱信號(hào)特點(diǎn)，量子通信網(wǎng)絡(luò)的波長(zhǎng)規(guī)劃在滿(mǎn) 足本ITU-T波長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，也必須充分考慮四波混頻效應(yīng)。波長(zhǎng)規(guī)劃的一個(gè)重要出發(fā)點(diǎn) 就是要讓四波混頻產(chǎn)生的新頻率光盡可能遠(yuǎn)離這四個(gè)脈沖信號(hào)的波長(zhǎng)。在實(shí)際使用過(guò)程 中，為了有效減小四波混頻效應(yīng)影響，波長(zhǎng)選擇器采用二級(jí)等差頻率間隔的方式選擇波長(zhǎng)。
[0058] 圖3為相位調(diào)制過(guò)程示意圖。通過(guò)在Bob端設(shè)置合理的延時(shí)，各位置對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng) 脈沖可以幾乎同時(shí)到達(dá)Alice端。但由于光在光纖中傳輸速度對(duì)波長(zhǎng)的依賴(lài)性、光纖長(zhǎng)度 抖動(dòng)、器件不理想等因素，各位置對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)脈沖到達(dá)Alice時(shí)刻出現(xiàn)差別，不過(guò)一定范圍 內(nèi)的時(shí)間差不僅不會(huì)影響到系統(tǒng)性能，而且時(shí)分復(fù)用的方式也可以減小四波混頻效應(yīng)。
[0059] 在本實(shí)施例中最大時(shí)間差為20ns，但這并沒(méi)有達(dá)到系統(tǒng)所允許的最大時(shí)間差。 20ns的時(shí)間差相當(dāng)于脈沖傳輸路徑差異約為4m，這對(duì)于幾十千米的光纖來(lái)說(shuō)，一個(gè)密鑰分 發(fā)周期內(nèi)出現(xiàn)4m的長(zhǎng)度波動(dòng)是不可能的。圖3(a)所示，Alice端相位調(diào)制信號(hào)的持續(xù)時(shí)間 為90ns，每個(gè)脈沖組可能出現(xiàn)的最大時(shí)間跨度為60ns。采用單一相位調(diào)制器208既能夠避 免多個(gè)相位調(diào)制器引起的調(diào)制偏差，也大幅降低了 Alice控制復(fù)雜度和系統(tǒng)成本。圖3 (b) 所示為Bobl端相位加載過(guò)程，相鄰λ i的參考脈沖302的時(shí)間間隔為200ns，也即是Alice 端原始脈沖發(fā)射間隔，而由于非平衡干涉儀引起的同脈沖兩部分之間的時(shí)間間隔為50ns， 即λ i的參考脈沖302與之相近λ i的信號(hào)脈沖306時(shí)間間隔為50ns，由于Bobl每次調(diào)制 一個(gè)脈沖，加載在其相位調(diào)制器222的相位信號(hào)持續(xù)時(shí)間為35ns。
[0060] 下面具體地描述密鑰分發(fā)與共享過(guò)程，如圖4 :
[0061] 步驟401 :系統(tǒng)初始化。檢查Alice和各Bob軟硬件設(shè)施，查看設(shè)備是否能正常運(yùn) 轉(zhuǎn)，設(shè)定正確的工作電壓、適宜的工作溫度等基本條件；
[0062] 步驟402 :系統(tǒng)噪聲測(cè)試。在Alice不發(fā)射激光脈沖串的前提下，即脈沖串?dāng)?shù)為零， 測(cè)試系統(tǒng)噪聲水平，確保在設(shè)計(jì)的合理范圍以下；
[0063] 步驟403 :光纖長(zhǎng)度測(cè)試及脈沖延時(shí)設(shè)置。Alice發(fā)送一組強(qiáng)脈沖，各Bob通過(guò)測(cè) 量脈沖到達(dá)時(shí)刻，確定鏈路中光纖長(zhǎng)度，依據(jù)各Bob與Alice之間光纖的長(zhǎng)度關(guān)系，設(shè)置各 Bob端延時(shí)。Alice再發(fā)射一組強(qiáng)脈沖，被Bob適當(dāng)衰減后返回Alice,測(cè)量到達(dá)時(shí)刻，往返 調(diào)整Bob端延時(shí)設(shè)置，以到達(dá)各Bob端再返回的脈沖幾乎同時(shí)到達(dá)Alice端；
[0064] 步驟404:密鑰發(fā)送。Alice以幀為單位向Bob發(fā)送脈沖串，每次發(fā)送一定數(shù)目的 幀，幀與幀之間的時(shí)間間隔稱(chēng)為幀頻率，而幀又由脈沖串組成，脈沖按用戶(hù)設(shè)定的脈沖發(fā)射 頻率發(fā)送。Bob收到脈沖后將其調(diào)制并衰減到單光子水平后返回，來(lái)自不同Bob端返回的脈 沖同時(shí)到達(dá)Alice端被加載同一相位信息。調(diào)制脈沖所需的電壓與脈沖發(fā)送前生成的真隨 機(jī)碼相對(duì)應(yīng)，作為各自基的選擇，Alice與Bob依據(jù)各自編碼需要，選擇不同的相位電壓調(diào) 制脈沖相位。
[0065] 步驟405 :密鑰篩選與成碼。Alice記錄多波長(zhǎng)探測(cè)裝置中某一波長(zhǎng)探測(cè)模塊的探 測(cè)響應(yīng)事件，與各Bob公開(kāi)比對(duì)基，形成篩選密鑰。然后在篩選密鑰中隨機(jī)挑選一些數(shù)據(jù)， 判斷是否存在竊聽(tīng)，判斷之后，挑選的數(shù)據(jù)被丟棄。再對(duì)剩余的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)和密性放 大，得到最終的安全密鑰。安全密鑰的存儲(chǔ)按位進(jìn)行，為了方便使用，每組安全密鑰前加上 存儲(chǔ)前綴，比如以密鑰發(fā)送時(shí)間為標(biāo)記，同時(shí)還要設(shè)定密鑰優(yōu)先權(quán)，優(yōu)先權(quán)的設(shè)定可以按照 Bob的編號(hào)順序從高到低進(jìn)行。
[0066] 步驟406 :Bob間密鑰共享。依據(jù)步驟405中設(shè)定的密鑰優(yōu)先權(quán)，以?xún)?yōu)先權(quán) Bobl>Bob2>Bob3>Bob4為例，Bobl與Bob3進(jìn)行密鑰共享，由于Bobl的密鑰優(yōu)先權(quán)大于 Bob3,所以Bob3要共享Bobl的密鑰。Alice作為中間節(jié)點(diǎn)，首先使用Alice與Bob3的密 鑰對(duì)Alice與Bobl的密鑰進(jìn)行加密，然后將加密的Bobl密鑰發(fā)送給Bob3, Bob3收到密文 后解密，得到Bobl的密鑰，這樣便與Bobl共享了密鑰。其他情況與此類(lèi)似，但Bob間密鑰 共享具有排他性，即Bob的密鑰只能與另外某一個(gè)Bob進(jìn)行共享，共享之后不能再與其他的 Bob共享。
[0067] 以下對(duì)實(shí)施例的系統(tǒng)性能進(jìn)行分析。
[0068] 篩選密鑰速率和量子比特誤碼率是衡量QKD系統(tǒng)性能的兩個(gè)重要參數(shù)。適用于本 QKD網(wǎng)絡(luò)的篩選密鑰速率Rsifted表示為：
[0069] 二士人爪
[0070] 上式中，fMp代表Alice脈沖發(fā)射頻率，μ代表Bob端返回脈沖平均光子數(shù)，代 表Alice與Bob間光纖線路的通過(guò)率，t A表示Alice終端的通過(guò)率，ηΑ表示Alice端探測(cè) 器的效率。
[0071] 量子比特誤碼率代表探測(cè)器接收到的錯(cuò)誤計(jì)數(shù)與探測(cè)總數(shù)之間的比例，適用于本 QKD網(wǎng)絡(luò)的量子比特誤碼率QBER表示為
[0072]

【權(quán)利要求】
1. 一種多用戶(hù)波分復(fù)用量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，包括Alice控制端、脈沖輸送線路和 Bob用戶(hù)端，Alice控制端通過(guò)脈沖輸送線路與Bob用戶(hù)端連接，其特征在于， 所述Alice控制端包括多波長(zhǎng)脈沖產(chǎn)生裝置、環(huán)形器、耦合器、非平衡干涉儀以及兩個(gè) 多波長(zhǎng)單光子探測(cè)裝置；多波長(zhǎng)脈沖產(chǎn)生裝置輸出的脈沖組經(jīng)過(guò)環(huán)形器后，通過(guò)耦合器注 入到非平衡干涉儀，非平衡干涉儀長(zhǎng)臂上順次包含有短延遲線、單一相位調(diào)制器和偏振分 束器，非平衡干涉儀短臂接偏振分束器，一多波長(zhǎng)單光子探測(cè)裝置通過(guò)環(huán)形器接耦合器的 輸入端，另一多波長(zhǎng)單光子探測(cè)裝置接耦合器的耦合端； 所述Bob用戶(hù)端包括分束器、用于調(diào)制脈沖加載相位信息的上支路和用于為上支路提 供參考信息和系統(tǒng)安全監(jiān)控的下支路，Alice控制端中的偏振分束器通過(guò)脈沖輸送線路接 Bob用戶(hù)端的分束器，分束器的輸出端分別接上、下支路； 所述上支路包括順次連接的可變光衰減器、脈沖延時(shí)裝置、光纖延遲線、相位調(diào)制器以 及反射裝置，分束器的上輸出端接可變光衰減器； 所述下支路包括順次連接的可變光衰減器和經(jīng)典探測(cè)器，分束器的下輸出端接可變光 衰減器。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多用戶(hù)波分復(fù)用量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于，所述 多波長(zhǎng)脈沖產(chǎn)生裝置包括連接的單光源多波長(zhǎng)脈沖激光器和波長(zhǎng)選擇器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的多用戶(hù)波分復(fù)用量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于，所述 反射裝置為法拉第鏡。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的多用戶(hù)波分復(fù)用量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于，所述 脈沖輸送線路包括通過(guò)波長(zhǎng)路由裝置連接的一條第一光纖和若干條第二光纖，第二光纖的 數(shù)量與Bob用戶(hù)端數(shù)量相同。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的多用戶(hù)波分復(fù)用量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于，所述 波長(zhǎng)路由裝置為波分復(fù)用器、陣列波導(dǎo)光柵、布拉格光柵或波長(zhǎng)選擇開(kāi)關(guān)中任意一種。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的多用戶(hù)波分復(fù)用量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于， 所述非平衡干涉儀的長(zhǎng)臂和短臂均采用保偏光纖。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的多用戶(hù)波分復(fù)用量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于，所 述波長(zhǎng)選擇器采用二級(jí)等差頻率間隔的方式選擇波長(zhǎng)。
8. -種應(yīng)用權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的多用戶(hù)波分復(fù)用量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的密 鑰分發(fā)與共享方法，其特征在于，包括以下步驟：
51. 系統(tǒng)初始化：檢查Alice和各Bob用戶(hù)設(shè)施，查看設(shè)備是否能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，設(shè)定初始 條件；
52. 系統(tǒng)噪聲測(cè)試：在Alice不發(fā)射激光脈沖串的前提下，即脈沖串?dāng)?shù)為零時(shí)，測(cè)試系 統(tǒng)噪聲水平；
53. 光纖長(zhǎng)度測(cè)試及脈沖延時(shí)設(shè)置：Alice發(fā)送一組強(qiáng)脈沖，各Bob用戶(hù)通過(guò)測(cè)量脈沖 到達(dá)時(shí)刻，確定鏈路中光纖長(zhǎng)度，依據(jù)各Bob用戶(hù)與Alice之間光纖的長(zhǎng)度關(guān)系，設(shè)置各Bob 用戶(hù)延時(shí)； Alice再發(fā)射一組強(qiáng)脈沖，被Bob用戶(hù)衰減后返回Alice,測(cè)量到達(dá)時(shí)刻，往返調(diào)整Bob 用戶(hù)延時(shí)設(shè)置，以到達(dá)各Bob用戶(hù)再返回的脈沖幾乎同時(shí)到達(dá)Alice端；
54. 密鑰發(fā)送：Alice以幀為單位向Bob用戶(hù)發(fā)送脈沖串，每次發(fā)送一定數(shù)目的幀；Bob 用戶(hù)收到脈沖后將其調(diào)制并衰減到單光子水平后返回，來(lái)自不同Bob用戶(hù)返回的脈沖同時(shí) 到達(dá)Alice被加載同一相位信息；調(diào)制脈沖所需的電壓與脈沖發(fā)送前生成的真隨機(jī)碼相對(duì) 應(yīng)，作為各自基的選擇，Alice與Bob用戶(hù)依據(jù)各自編碼需要，選擇不同的相位電壓調(diào)制脈 沖相位；
55. 密鑰篩選與成碼：Alice記錄多波長(zhǎng)探測(cè)裝置的探測(cè)響應(yīng)事件，與各Bob用戶(hù)公開(kāi) 比對(duì)基，形成篩選密鑰；然后在篩選密鑰中隨機(jī)挑選一些數(shù)據(jù)，判斷是否存在竊聽(tīng)，判斷之 后，剔除挑選的數(shù)據(jù)；再對(duì)剩余的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)和密性放大，得到最終的安全密鑰；對(duì) 安全密鑰進(jìn)行優(yōu)先權(quán)設(shè)定； 56. Bob用戶(hù)間密鑰共享：依據(jù)步驟S5中設(shè)定的密鑰優(yōu)先權(quán)，當(dāng)安全密鑰優(yōu)先權(quán)為： Bob_i>Bob_j>Bob_k>Bob_l 時(shí)，Bob_i 與 Bob_k 進(jìn)行密鑰共享； Bob_i的密鑰優(yōu)先權(quán)大于Bob_k，所以Bob_k要共享Bob_i的密鑰；Alice作為中間節(jié) 點(diǎn)，首先使用Alice與Bob_k的密鑰對(duì)Alice與Bob_i的密鑰進(jìn)行加密，然后將加密的Bob_ i密鑰發(fā)送給Bob_k，Bob_k收到密文后解密，得到Bob_i的密鑰，這樣便與Bob_i共享了密 鑰；其他情況與此相同； Bob用戶(hù)間密鑰共享具有排他性，即Bob用戶(hù)的密鑰只能與另外某一個(gè)Bob用戶(hù)進(jìn)行共 享，共享之后不能再與其他的Bob用戶(hù)共享。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的密鑰分發(fā)與共享方法，其特征在于，步驟S5所得到的安全密 鑰按位進(jìn)行存儲(chǔ)，每組安全密鑰前加上存儲(chǔ)前綴。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的密鑰分發(fā)與共享方法，其特征在于，安全密鑰的存儲(chǔ)前綴能 夠采用密鑰發(fā)送時(shí)間。
【文檔編號(hào)】H04J14/02GK104092538SQ201410337054
【公開(kāi)日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2014年7月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月15日
【發(fā)明者】程廣明, 郭邦紅, 張程賢, 郭建軍, 范榕華, 李佼洋 申請(qǐng)人:華南師范大學(xué)