多类型量子终端兼容的融合网络接入系统和方法与流程

技术特征：

1.多类型量子终端兼容的融合网络接入系统，其特征在于，包括量子经典网络接入控制器、多个量子终端Alice、多个量子终端Bob和多个ROADM，其中：

所述量子经典网络接入控制器用于获取所述ROADM构成网络的拓扑信息和已经使用的波长信息，控制ROADM的输入波长、输出波长及量子终端Alice和量子终端Bob所使用的波长及协议；

所述量子终端Alice包括QKD发送机、Alice量子业务网关和Alice业务终端；

所述量子终端Bob包括QKD接收机、Bob量子业务网关和Bob业务终端；

所述ROADM用于动态地接收和发送量子终端Alice以及量子终端Bob发出的量子信号；

所述量子经典网络接入控制器通过路由器或者交换机的经典信道分别与多个量子终端Alice、量子终端Bob以及ROADM连接，任意一个量子终端Alice和量子终端Bob通过光纤分别连接一个ROADM；

多个ROADM之间通过光纤以闭环的形式首尾相连，任意ROADM之间又通过量子经典融合信道连接；

任意一个量子终端Alice向所述量子经典网络接入控制器发出请求，申请与量子经典融合信道网络中的某个量子终端Bob进行密钥分发；所述量子经典网络接入控制器收到所述量子终端Alice发出的请求后，打通所述量子终端Alice和所述量子终端Bob之间的传输光路，QKD发送机将自身产生的脉冲光随机编码后发送到QKD接收机进行解码，实现所述量子终端Alice和所述量子终端Bob共享相同的量子密钥；QKD发送机通过经典信道将共享的量子密钥发送给Alice量子业务网关进行存储和管理，QKD接收机通过经典信道将共享的量子密钥发送给Bob量子业务网关进行存储和管理；Alice业务终端通过经典信道将业务信息发送到Alice量子业务网关，Alice量子业务网关使用存储的量子密钥对业务信息进行加密处理，并将加密信息发送给与该量子终端Alice相连的ROADM，所述ROADM将加密信息处理后发送到量子经典融合信道；量子经典融合信道中与量子终端Bob相连的任意一个ROADM接收处理后的加密信息，再传输到与该ROADM相连的Bob量子业务网关，Bob量子业务网关使用存储的量子密钥对加密信息进行解密，解密后发送给Bob业务终端。

2.如权利要求1所述的多类型量子终端兼容的融合网络接入系统，其特征在于，所述QKD发送机包括可调波长脉冲激光器、第一协议控制器、量子编码器、强度调制器；其中：

所述可调波长脉冲激光器用于产生多种波长的激光脉冲；

所述第一协议控制器用于选择QKD协议；

所述强度调制器用于将光量子信号调制为诱骗态、信号态或真空态；

所述量子编码器用于将光量子信号调制为第一协议控制器所选协议的量子态；

所述第一协议控制器将所述可调波长脉冲激光器的波长设置为所述量子经典网络接入控制器动态规划的波长并发送到所述量子编码器，所述量子编码器根据第一协议控制器选择的协议类型将接收到的脉冲光随机编码后发送到所述强度调制器，所述强度调制器将接收到的脉冲调制为信号态、诱骗态和真空态。

3.如权利要求1所述的多类型量子终端兼容的融合网络接入系统，其特征在于，所述QKD接收机包括第二协议控制器和量子解码器；其中：

所述量子解码器根据所述第二协议控制器所选择的协议类型，解码QKD发送机通过ROADM发送过来的量子信号，解码后，经过所述量子终端Alice和所述量子终端Bob的处理后实现所述量子终端Bob与所述量子终端Alice共享相同的量子密钥。

4.如权利要求2或3所述的多类型量子终端兼容的融合网络接入系统，其特征在于，所述QKD协议至少包括BB84协议或SARG04协议。

5.如权利要求1所述的多类型量子终端兼容的融合网络接入系统，其特征在于，所述业务终端采用视频会议终端、手机终端或者计算机。

6.如权利要求1所述的多类型量子终端兼容的融合网络接入系统，其特征在于，所述量子经典融合信道为光纤链路。

7.多类型量子终端兼容的融合网络接入方法，其特征在于，该方法应用于如权利要求1-6任意一项所述的多类型量子终端兼容的融合网络接入系统中，该方法包括以下步骤：

S1.网络初始化：量子经典网络接入控制器获取并保存所述ROADM所构成通信网络的拓扑信息、网络中已经正常运行的业务信息以及所述量子终端Alice和所述量子终端Bob的波长、协议和制造商信息，周期性向所述ROADM、量子终端Alice、量子终端Bob获取上述信息；

S2.所述量子终端Alice向所述量子经典网络接入控制器发起请求，申请与量子经典融合信道网络中的某个量子终端Bob进行密钥分发；

S3.所述量子经典网络接入控制器根据保存的量子终端Bob的信息，判断该节点的所述量子终端Bob是否与所述量子终端Alice兼容，如果兼容则执行S4，如果不兼容则通信终止，向所述量子终端Alice发送请求失败响应；

S4.所述量子经典网络接入控制器根据所述ROADM所构成的网络拓扑信息和已使用的波长信息，判断所述量子终端Alice和所述量子终端Bob之间是否存在可用的波长资源，如果存在则执行S5，如果不存在则通信终止，向所述量子终端Alice发送请求失败响应；

S5.所述量子经典网络接入控制器根据所述ROADM所构成的网络拓扑信息，选择合适的通信波长，设置所述量子终端Alice的可调多波长脉冲激光器、所述量子终端Alice所连接ROADM的发射波长和所述量子终端Bob所连接ROADM的接收波长；完成后通知所述量子终端Alice建立量子信道；

S6.所述量子终端Alice发送一系列脉冲进行线路测试中的伪随机码测试，如果误码率过高，通知所述量子终端Alice所连接ROADM拆解量子信道，通信终止，如果误码率可接受则执行S7；

S7a.所述量子终端Alice端：所述可调多波长脉冲激光器发出脉冲序列；所述量子编码器对这些脉冲随机制备量子态其中i＝0,1,2,3；和正交，构成直线基Z，和正交，构成对角基X，M表示量子态个数；所述强度调制器随机将这些量子态制备为信号态诱骗态和真空态发送到所述量子终端Alice所连接的ROADM；所述量子终端Alice所连接的ROADM将信号态诱骗态和真空态发送到所述量子经典融合信道，其中M1+M2+M3＝M；同时所述量子终端Alice通过认证的经典信道公布选择量子态所属的基ω′，ω′∈{Z，X}；

S7b.量子态通过波长路由到达所述量子终端Bob所连接的所述ROADM；

S7c.所述量子终端Bob端：所述量子终端Bob所连接的ROADM接收来自于所述量子经典融合信道并发送给所述量子解码器，所述量子解码器随机选择测量基ω∈{Z,X}对接收到的光子进行测量并与所述量子终端Alice公布的基ω′比较；Bob公布ω＝ω′的序列得到原始码K_s^RAW，K_d^RAW，丢弃其他数据；

S7d.所述量子终端Alice和所述量子终端Bob选择诱骗态获得的原始码K_d^RAW计算误码率，如果误码率大于理论计算值则放弃本次通信，回到S7a重新开始；如果误码率小于理论计算值，.所述量子终端Alice和所述量子终端Bob对K_s^RAW进行经典纠错和保密增强，得到最终的量子密钥K；

S7e.所述量子终端Alice和所述量子终端Bob分别将量子密钥K存储到各自的量子业务网关；

S8.Alice量子业务网关接收来自于Alice业务终端发送的业务信息，使用已存储的量子密钥对业务信息加密后发送到Alice所连接的ROADM或者经典交换机；

S9.所述量子终端Alice所连接的ROADM以经典的波分编码方式处理Alice量子业务网关的数据并通过所述量子经典融合信道发送到所述量子终端Bob所连接的ROADM；

S10.所述量子终端Bob所连接的ROADM接收加密信息以经典波分解码方式处理后发送到Bob量子业务网关；

S11.Bob量子业务网关使用保存的量子密钥解密并发送到Bob业务终端；

S12.通信完毕，所述量子终端Alice向所述量子经典网络接入控制器发起业务删除请求；

S13.所述量子经典网络接入控制器删除光交叉，将网络恢复初始状态。