专利名称：量子密钥发送接收一体控制器及控制方法
技术领域：
本发明涉及量子加密通信领域的主控制装置及其控制方法，尤其涉及一种量子密钥发送接收一体控制器及量子密钥发送接收一体控制方法。
背景技术：
在如今信息化日趋发达的时代，众多互联网应用和服务已经广泛深入工作和生活的各个方面，如银行业务中电子支付系统等，与之而来的安全性问题也愈发关键。量子保密通讯技术应运而生。由于量子密码的不可窃听、不可破译性，从根本上解决了通信线路被窃听的问题，从而使量子保密通讯技术在包括军事通讯领域内的众多场合拥有广泛的应用空间，量子密码成为近年来高速发展的高新技术产业。量子密钥分配终端是量子加密通信网络中重要的组成部分之一，“通信”顾名思义，包含发送方和接收方。量子通信网络遵循经典通信模式，量子保密通信终端由发射端和接收端共同组成，通过光纤作为通信信道，完成量子密钥分配，最终实现多媒体保密通信。量子密钥分配终端首次成功应用是采用收发分离控制器，即发射端主控器只具有发射控制模式，接收端主控制器只具有接收控制模式。虽然此种模式能成功的产生、分配密钥，但使用时比较固定，特别是做 大网络布点时，一台量子密钥分配终端做为中继来使用时无法做到既能收又能发。综合起来收发分离控制模式有集成度低，灵活性差，效率上也有待提高的不足之处。
发明内容
本发明的目的在于提供一种量子密钥发送接收一体控制器以及一种量子密钥发送接收一体控制方法。本发明既具有发射控制的功能，又具有接收控制功能，集成度高，灵活性好，高安全性和高效率，而且能做到节约成本，便于管理。为实现上述技术目的问题，本发明采取的技术方案为:量子密钥发送接收一体控制器，包括数据处理模块和主控制器模块；其特征在于:所述主控制器模块包括U S B接口模块、寄存器模块、输入数据缓存器、第一输出数据缓存器、第二输出数据缓存器、第三输出数据缓存器、发射端控制模块和接收端控制模块；所述数据处理模块和U S B接口模块电连接；所述U S B接口模块分别和输入数据缓存器以及第二输出数据缓存器电连接；输入数据缓存器以及第二输出数据缓存器分别与寄存器模块电连接；所述寄存器模块通过第一输出数据缓存器与发射端控制模块电连接；所述寄存器模块还通过第三输出数据缓存器与接收端控制模块电连接；所述寄存器模块根据依次通过U S B接口模块和输入数据缓存器接收启动量子密钥发送或者启动量子密钥接收的控制信号；寄存器模块根据接收到的启动量子密钥发送的控制信号，发送发射端工作触发信号给发射端控制模块；或者寄存器模块根据接收到的启动量子密钥接收的控制信号，发送接收端工作触发信号给接收端控制模块；发射端控制模块根据接收到的发射端工作触发信号，通过第一输出数据缓存器输出发射端工作模式信号给寄存器模块，寄存器模块通过第二输出缓存器将发射端工作模式信号输出给USB接口模块，信息处理器通过USB接口模块读取发射端工作模式信号并利用量子密钥对通信数据进行加密处理；接收端控制模块根据接收到的接收端工作触发信号，通过第三输出数据缓存器输出接收端工作模式信号给寄存器模块，寄存器模块通过第二输出缓存器将接收端工作模式信号输出给USB接口模块，信息处理器通过USB接口模块读取发射端工作模式信号并利用量子密钥对通信数据进行解密处理。作为本发明进一步改进的技术方案，所述数据处理模块通过USB模块与U S B接口模块电连接。本发明采取的另一种技术方案为:量子密钥发送接收一体控制方法，其特征在于包括以下步骤:首先，发送发射端或者接收端工作触发信号:依次通过U S B接口模块和输入数据缓存器，将接启动量子密钥发送或者启动量子密钥接收的控制信号，发送给寄存器模块；寄存器模块根据接收到启动量子密钥发送的控制信号发送发射端工作触发信号给发射端控制模块；或者寄存器模块根据接收到的启动量子密钥接收的控制信号发送接收端工作触发信号给接收端控制模块；其次，使用量子密钥加密或者解密:发射端控制模块根据接收到的发射端工作触发信号，通过第一输出数据缓存器输出发射端工作模式信号给寄存器模块，寄存器模块通过第二输出缓存器将发射端工作模式信号输出给USB接口模块，信息处理器通过USB接口模块读取发射端工作模式信号并利用量子密钥对通信数据进行加密处理；或者接收端控制模块根据接收到的接收端工作触发信号，通过第三输出数据缓存器输出接收端工作模式信号给寄存器模块，寄存器模块通过第二输出缓存器将接收端工作模式信号输出给USB接口模块，信息处理器通过USB接口模块读取发射端工作模式信号并利用量子密钥对通信数据进行解密处理。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述数据处理模块通过USB模块与U S B接口模块电连接。本发明既具有发射控制的功能，又具有接收控制功能，集成度高，灵活性好，高安全性和高效率，而且能做到节约成本，便于管理。
图1为发明的结构示意图。图2为本发明发送发射端或者接收端工作触发信号的流程示意图。图3是本发明发送发射端或者接收端工作模式的流程示意图。下面结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步说明。
具体实施例方式实施例1参见图1，本量子密钥发送接收一体控制器，包括数据处理模块和主控制器模块；所述主控制器模块包括U S B接口模块、寄存器模块、输入数据缓存器、第一输出数据缓存器、第二输出数据缓存器、第三输出数据缓存器、发射端控制模块和接收端控制模块；所述数据处理模块和U S B接口模块电连接；所述U S B接口模块分别和输入数据缓存器以及第二输出数据缓存器电连接；输入数据缓存器以及第二输出数据缓存器分别与寄存器模块电连接；所述寄存器模块通过第一输出数据缓存器与发射端控制模块电连接；所述寄存器模块还通过第三输出数据缓存器与接收端控制模块电连接；所述寄存器模块根据依次通过U S B接口模块和输入数据缓存器接收启动量子密钥发送或者启动量子密钥接收的控制信号；寄存器模块根据接收到的启动量子密钥发送的控制信号，发送发射端工作触发信号给发射端控制模块；或者寄存器模块根据接收到的启动量子密钥接收的控制信号，发送接收端工作触发信号给接收端控制模块；发射端控制模块根据接收到的发射端工作触发信号，通过第一输出数据缓存器输出发射端工作模式信号给寄存器模块，寄存器模块通过第二输出缓存器将发射端工作模式信号输出给USB接口模块，信息处理器通过USB接口模块读取发射端工作模式信号并利用量子密钥对通信数据进行加密处理；接收端控制模块根据接收到的接收端工作触发信号，通过第三输出数据缓存器输出接收端工作模式信号给寄存器模块，寄存器模块通过第二输出缓存器将接收端工作模式信号输出给USB接口模块，信息处理器通过USB接口模块读取发射端工作模式信号并利用量子密钥对通信数据进行解密处理。本实施例1中，所述数据处理模块通过USB模块与U S B接口模块电连接。主控制器是采用cyclone系列的FPGA芯片，其丰富的内部逻辑资源使整个设计方便，快捷，高效。内部逻辑结构设计为和上层软件接口通信的USB接口模块，判断指令和发执行指令的寄存器模块，执行发射端运行的发射端控制模块，执行接收端运行的接收端控制模块，以及数据内部传输的相应的数据缓存器。当主控制器收到数据 处理模块或者上层软件控制指令，先对数据包进行过滤，提取合法的数据帧并判断为何种指令，同时将指令对应的设置参数的数据存入对应的寄存器模块中，参见图2。当寄存器模块成功收到相应的触发指令时，将在寄存器模块中触发对应的模块，即发射端控制模块或接收端控制模块，并将相应的参数设置传输到相应的发射端控制模块或接收端控制模块中，而未收到触发指令的发射端控制模块或接收端控制模块，则无任何操作。发射端或接收端模块运行中产生某些信息需返回数据处理模块或者上层软件，如图3所示，由于量子加密通信系统的接收端比发射端返回的信息量多，此处设置的优先级为接收端优先。当相应模块的数据回传结束后，会向指示此次回传成功的输出数据缓存器发信号，当数据处理模块或者上层软件从USB接口模块中读到回传成功信号，表明接收的数据完整，没有丢失。实施例2参见图1，本量子密钥发送接收一体控制方法，包括以下步骤:首先，发送发射端或者接收端工作触发信号:依次通过U S B接口模块和输入数据缓存器，将接启动量子密钥发送或者启动量子密钥接收的控制信号，发送给寄存器模块；寄存器模块根据接收到启动量子密钥发送的控制信号发送发射端工作触发信号给发射端控制模块；或者寄存器模块根据接收到的启动量子密钥接收的控制信号发送接收端工作触发信号给接收端控制模块；其次，使用量子密钥加密或者解密:发射端控制模块根据接收到的发射端工作触发信号，通过第一输出数据缓存器输出发射端工作模式信号给寄存器模块，寄存器模块通过第二输出缓存器将发射端工作模式信号输出给USB接口模块，信息处理器通过USB接口模块读取发射端工作模式信号并利用量子密钥对通信数据进行加密处理；或者接收端控制模块根据接收到的接收端工作触发信号，通过第三输出数据缓存器输出接收端工作模式信号给寄存器模块，寄存器模块通过第二输出缓存器将接收端工作模式信号输出给USB接口模块，信息处理器通过USB接口模块读取发射端工作模式信号并利用量子密钥对通信数据进行解密处理。作为本发明进一步改进的技术方案，所述数据处理模块通过USB模块与U S B接口模块电连接。本实施例2中，所述数据处理模块通过USB模块与U S B接口模块电连接。主控制器是采用cyclone系列的FPGA芯片，其丰富的内部逻辑资源使整个设计方便，快捷，高效。内部逻辑结构设计为和上层软件接口通信的USB接口模块，判断指令和发执行指令的寄存器模块，执行发射端运行的发射端控制模块，执行接收端运行的接收端控制模块，以及数据内部传输的相应的数据缓存器。当主控制器收到数据处理模块或者上层软件控制指令，先对数据包进行过滤，提取合法的数据帧并判断为何种指令，同时将指令对应的设置参数的数据存入对应的寄存器模块中，参见图2。当寄存器模块成功收到相应的触发指令时，将在寄存器模块中触发对应的模块，即发射端控制模块或接收端控制模块，并将相应的参数设置传输到相应的发射端控制模块或接收端控制模块中，而未收到触发指令的发射端控制模块或接收端控制模块，则无任何操作。发射端或接收端模块运行中产生某些信息需返回数据处理模块或者上层软件，如图3所示，由于量子加密通信系统的接收端比发射端返回的信息量多，此处设置的优先级为接收端优先。 当相应模块的数据回传结束后，会向指示此次回传成功的输出数据缓存器发信号，当数据处理模块或者上层软件从USB接口模块中读到回传成功信号，表明接收的数据完整，没有丢失。
权利要求
1.一种量子密钥发送接收一体控制器，包括数据处理模块和主控制器模块；其特征在于:所述主控制器模块包括U S B接口模块、寄存器模块、输入数据缓存器、第一输出数据缓存器、第二输出数据缓存器、第三输出数据缓存器、发射端控制模块和接收端控制模块；所述数据处理模块和U S B接口模块电连接；所述U S B接口模块分别和输入数据缓存器以及第二输 出数据缓存器电连接；输入数据缓存器以及第二输出数据缓存器分别与寄存器模块电连接；所述寄存器模块通过第一输出数据缓存器与发射端控制模块电连接；所述寄存器模块还通过第三输出数据缓存器与接收端控制模块电连接； 所述寄存器模块根据依次通过U S B接口模块和输入数据缓存器接收启动量子密钥发送或者启动量子密钥接收的控制信号；寄存器模块根据接收到的启动量子密钥发送的控制信号，发送发射端工作触发信号给发射端控制模块；或者寄存器模块根据接收到的启动量子密钥接收的控制信号，发送接收端工作触发信号给接收端控制模块； 发射端控制模块根据接收到的发射端工作触发信号，通过第一输出数据缓存器输出发射端工作模式信号给寄存器模块，寄存器模块通过第二输出缓存器将发射端工作模式信号输出给USB接口模块，信息处理器通过USB接口模块读取发射端工作模式信号并利用量子密钥对通信数据进行加密处理； 接收端控制模块根据接收到的接收端工作触发信号，通过第三输出数据缓存器输出接收端工作模式信号给寄存器模块，寄存器模块通过第二输出缓存器将接收端工作模式信号输出给USB接口模块，信息处理器通过USB接口模块读取发射端工作模式信号并利用量子密钥对通信数据进行解密处理。
2.根据权利要求1所述的量子密钥发送接收一体控制器，其特征在于:所述数据处理模块通过USB模块与U S B接口模块电连接。
3.一种量子密钥发送接收一体控制方法，其特征在于包括以下步骤: 首先，发送发射端或者接收端工作触发信号:依次通过U S B接口模块和输入数据缓存器，将接启动量子密钥发送或者启动量子密钥接收的控制信号，发送给寄存器模块；寄存器模块根据接收到启动量子密钥发送的控制信号发送发射端工作触发信号给发射端控制模块；或者寄存器模块根据接收到的启动量子密钥接收的控制信号发送接收端工作触发信号给接收端控制模块； 其次，使用量子密钥加密或者解密:发射端控制模块根据接收到的发射端工作触发信号，通过第一输出数据缓存器输出发射端工作模式信号给寄存器模块，寄存器模块通过第二输出缓存器将发射端工作模式信号输出给USB接口模块，信息处理器通过USB接口模块读取发射端工作模式信号并利用量子密钥对通信数据进行加密处理；或者接收端控制模块根据接收到的接收端工作触发信号，通过第三输出数据缓存器输出接收端工作模式信号给寄存器模块，寄存器模块通过第二输出缓存器将接收端工作模式信号输出给USB接口模块，信息处理器通过USB接口模块读取发射端工作模式信号并利用量子密钥对通信数据进行解密处理。
4.根据权利要求3所述的量子密钥发送接收一体控制方法，其特征在于:所述数据处理模块通过USB模块与U S B接口模块电连接。
全文摘要
本发明公开了一种量子密钥发送接收一体控制器，包括数据处理模块和主控制器模块；寄存器模块根据接收到的启动量子密钥发送或者接收的控制信号，发送发射端或者接收端工作触发信号给发射端或者接收端控制模块；发射端控制模块通过寄存器模块将发射端工作模式信号输出给USB接口模块用于加密；接收端控制模块通过寄存器模块将接收端工作模式信号输出给USB接口模块用于解密。本发明还公开了一种量子密钥发送接收一体控制方法，包括发送发射端或者接收端工作触发信号的步骤，还包括使用量子密钥加密或者解密的步骤。本发明既具有发射控制的功能，又具有接收控制功能，集成度高，灵活性好，高安全性和高效率，而且能做到节约成本，便于管理。
文档编号H04L9/08GK103227718SQ20121058995
公开日2013年7月31日 申请日期2012年12月31日 优先权日2012年12月31日
发明者章丽 申请人:安徽问天量子科技股份有限公司