前，測試所述基于M-Z型的量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)噪聲水平；
[0070]S3.相位補償測試:由所述多波長脈沖產(chǎn)生裝置發(fā)射脈沖組，系統(tǒng)完成光子統(tǒng)計計數(shù)實時監(jiān)測與反饋，對由復(fù)雜環(huán)境中震動等引起的相位漂移檢測并自動跟蹤補償；
[0071]S4.非等臂M-Z干涉儀光纖長度測試及傳輸鏈路長度測設(shè):由所述多波長脈沖產(chǎn)生裝置發(fā)射脈沖組，測量脈沖經(jīng)過所述非等臂M-Z干涉儀的長臂光纖和短臂光纖進行分束到合并出射時的時間差，由此確定所述非等臂M-Z干涉儀中長臂光纖和短臂光纖的光纖長度；然后根據(jù)M-Z型量子密鑰分發(fā)單元到達網(wǎng)狀型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)單元的距離，確定所述公用光纖的長度；再根據(jù)所述網(wǎng)狀型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)單元內(nèi)各波長路由裝置之間的距離關(guān)系確定所述專用光纖的長度；
[0072]S5.密鑰發(fā)送:所述多波長脈沖產(chǎn)生裝置產(chǎn)生脈沖組，每次發(fā)送一定數(shù)目由脈沖組串組成的幀，并由所述M-Z型量子密鑰分發(fā)單元調(diào)制并衰減到單光子水平后再發(fā)送到所述非等臂M-Z干涉儀進行同一相位信息的加載；其中調(diào)制脈沖所需的電壓與多波長脈沖產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的幀隨機碼相對應(yīng)，作為各自基的選擇，各M-Z型量子密鑰分發(fā)單元的用戶依據(jù)各自編碼需要，選擇不同的相位調(diào)制脈沖相位；
[0073]S6.密鑰篩選與成碼:作為接收端的M-Z型量子密鑰分發(fā)單元記錄多波長探測裝置的探測響應(yīng)事件，與作為發(fā)送端的M-Z型量子密鑰分發(fā)單元公開比對基，形成篩選密鑰；然后在篩選密鑰中隨機挑選一些數(shù)據(jù)，判斷是否存在竊聽，判斷之后，剔除篩選數(shù)據(jù)，再次對剩余的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)與密性放大，得到最終的安全密鑰；對安全密鑰進行優(yōu)先權(quán)設(shè)定。
[0074]根據(jù)上述說明書的揭示和教導(dǎo)，本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還可以對上述實施方式進行變更和修改。因此，本發(fā)明并不局限于上面揭示和描述的【具體實施方式】，對本發(fā)明的一些修改和變更也應(yīng)當(dāng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。此外，盡管本說明書中使用了一些特定的術(shù)語，但這些術(shù)語只是為了方便說明，并不對本發(fā)明構(gòu)成任何限制。
【主權(quán)項】
1.基于M-Z干涉儀的多用戶QKD網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于，包括網(wǎng)狀型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)單元與N個M-Z型量子密鑰分發(fā)單元，所述網(wǎng)狀型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)單包括公用光纖、波長路由裝置和專用光纖，任一波長路由裝置的一個端口連接一條公用光纖，且其通過所述專用光纖分別與其他波長路由裝置一一對應(yīng)連接； 所述N個M-Z型量子密鑰分發(fā)單元通過所述公用光纖分別與網(wǎng)狀型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)單元連接，所述M-Z型量子密鑰分發(fā)單元用于實現(xiàn)量子信號編碼與解碼，既可作為發(fā)送端也可作為接收端； 所述任意一個作為發(fā)射端的M-Z型量子密鑰分發(fā)單元輸出的脈沖組經(jīng)過與其相連的公用光纖輸入到對應(yīng)的波長路由裝置中，然后通過所述專用光纖傳輸?shù)狡渌牟ㄩL路由裝置及其對應(yīng)公用光纖，最后輸出到其他作為接收端的M-Z型量子密鑰分發(fā)單元中。2.如權(quán)利要求1所述的基于M-Z干涉儀的多用戶QKD網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于，所述M-Z型量子密鑰分發(fā)單元包括依次連接的多波長脈沖產(chǎn)生裝置、可變光衰減器、環(huán)形器和非等臂M-Z干涉儀，還包括與所述環(huán)形器連接的第一多波長單光子探測器和與所述非等臂M-Z干涉儀連接的第二多波長單光子探測器。3.如權(quán)利要求2所述的基于M-Z干涉儀的多用戶QKD網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于，所述非等臂M-Z干涉儀包括依次連接的第一耦合器、第二耦合器、長臂光纖和短臂光纖，所述長臂光纖上設(shè)有相位調(diào)制器；所述長臂光纖連接于所述第一耦合器與第二耦合器之間，所述短臂光纖連接于所述第一耦合器與第二耦合器之間； 所述第一耦合器與所述環(huán)形器連接，所述第一耦合器與所述第二多波長單光子探測器連接； 所述第二耦合器與所述公用光纖連接。4.如權(quán)利要求2所述的基于M-Z干涉儀的多用戶QKD網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于，所述多波長脈沖產(chǎn)生裝置包括單光源多波長脈沖激光器和波長選擇器，所述單光源多波長脈沖激光器輸出的脈沖組經(jīng)過所述波長選擇器選擇后，輸入到所述可變光衰減器中。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于M-Z干涉儀的多用戶QKD網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于，所述第一多波長單光子探測器和第二多波長單光子探測器采用可探測多個波長的集成單光子探測技術(shù)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于M-Z干涉儀的多用戶QKD網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于，所述波長路由裝置為波分復(fù)用器、陣列波導(dǎo)光柵、布拉格光柵或者波長選擇開關(guān)。7.基于M-Z干涉儀的多用戶QKD的密鑰分發(fā)方法，其特征在于，包括使用如權(quán)利要求任意所述的基于M-Z干涉儀的多用戶QKD網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其操作步驟如下: S1.系統(tǒng)初始化:檢查所述基于M-Z型的量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是否運行正常，設(shè)定初始條件； S2.系統(tǒng)噪聲測試:在所述多波長脈沖產(chǎn)生裝置不發(fā)射脈沖之前，測試所述基于M-Z型的量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的噪聲水平； S3.相位補償測試:由所述多波長脈沖產(chǎn)生裝置發(fā)射脈沖組，系統(tǒng)完成光子統(tǒng)計計數(shù)實時監(jiān)測與反饋，對由復(fù)雜環(huán)境中震動等引起的相位漂移檢測并自動跟蹤補償； S4.非等臂M-Z干涉儀光纖長度測試及傳輸鏈路長度測設(shè):由所述多波長脈沖產(chǎn)生裝置發(fā)射脈沖組，測量脈沖組經(jīng)過所述非等臂M-Z干涉儀的長臂光纖和短臂光纖進行分束到合并出射時的時間差，由此確定所述非等臂M-Z干涉儀中長臂光纖和短臂光纖的光纖長度；然后根據(jù)M-Z型量子密鑰分發(fā)單元到達網(wǎng)狀型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)單元的距離，確定所述公用光纖的長度；再根據(jù)所述網(wǎng)狀型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)單元內(nèi)各波長路由裝置之間的距離關(guān)系確定所述專用光纖的長度；S5.密鑰發(fā)送:所述多波長脈沖產(chǎn)生裝置產(chǎn)生脈沖組，每次發(fā)送一定數(shù)目由脈沖組串組成的幀，并由所述M-Z型量子密鑰分發(fā)單元調(diào)制并衰減到單光子水平后再發(fā)送到所述非等臂M-Z干涉儀進行同一相位信息的加載；其中調(diào)制脈沖所需的電壓與多波長脈沖產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的幀隨機碼相對應(yīng)，作為各自基的選擇，各M-Z型量子密鑰分發(fā)單元的用戶依據(jù)各自編碼需要，選擇不同的相位調(diào)制脈沖相位；S6.密鑰篩選與成碼:作為接收端的M-Z型量子密鑰分發(fā)單元記錄多波長探測裝置的探測響應(yīng)事件，與作為發(fā)送端的M-Z型量子密鑰分發(fā)單元公開比對基，形成篩選密鑰；然后在篩選密鑰中隨機挑選一些數(shù)據(jù)，判斷是否存在竊聽，判斷之后，剔除篩選數(shù)據(jù)，再次對剩余的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)與密性放大，得到最終的安全密鑰；對安全密鑰進行優(yōu)先權(quán)設(shè)定。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于M-Z干涉儀的多用戶QKD網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及其密鑰分發(fā)方法，包括網(wǎng)狀型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)單元與N個M-Z型量子密鑰分發(fā)單元，所述網(wǎng)狀型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)單包括公用光纖、波長路由裝置和專用光纖，任一波長路由裝置的一個端口連接一條公用光纖，并通過專用光纖分別與其他波長路由裝置對應(yīng)連接；所述N個M-Z型量子密鑰分發(fā)單元通過公用光纖與網(wǎng)狀型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)單元連接，任一M-Z型量子密鑰分發(fā)單元均可以通過網(wǎng)狀型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)單元與其他的M-Z型量子密鑰分發(fā)單元進行相互通信，實現(xiàn)了多用戶的同時通信。本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)簡單，可實現(xiàn)任意兩用戶間、N用戶間的互通，單路性能受用戶數(shù)量的增加影響小，具有很好的全網(wǎng)絡(luò)擴展性和安全性。
【IPC分類】H04L9/08, H04B10/70
【公開號】CN104935428
【申請?zhí)枴緾N201510296781
【發(fā)明人】郭邦紅, 范榕華, 郭建軍, 程廣明, 張程賢, 張文杰
【申請人】華南師范大學(xué)
【公開日】2015年9月23日
【申請日】2015年6月2日