量子密钥分发网络

量子密钥分发网络 是一本关于量子密钥分发网络的学术专著，内容涉及量子密钥分发网络的概念原理、发展现状、体系架构和关键技术等，出版的目的在于帮助读者更好地学习和掌握量子密钥分发网络的原理和技术。首先，本书介绍了量子密钥分发技术的背景，概述了量子密钥分发网络的基本概念、发展现状及前瞻；其次，介绍了量子密钥分发网络的体系架构；再次，介绍了量子密钥分发网络的关键技术，具体包括量子密钥分发网络的资源调控技术、中继部署技术、多租户提供技术和软件定义创新服务；最后，对量子密钥分发网络的未来发展进行了展望。 本书的适用对象主要是从事量子密钥分发网络研究的工程技术人员以及高校相关专业的教师和研究生。

曹原 南京邮电大学讲师，2021年获北京邮电大学信息与通信工程博士学位，曾赴瑞典皇 家理工学院和英国南安普顿大学访问交流。近5年，以第 一作者发表SCI/EI检索等学术论文20余篇，完成国内外学术会议报告10余次，授权国际/国家发明专利9项，出版中文学术专著1部、英文专著1部。先后参加国家重点研发计划、国家自然科学基金等国家科研项目，参与制定国际电信联盟电信标准化部门（ITU-T）软件定义量子密钥分发网络国际标准。 赵永利 北京邮电大学教授、博士生导师、IET Fellow、美国加州大学戴维斯分校访问学 者。2018年国家优 秀青年科学基金获得者，入选北京市青年英才计划，中国通信学会青年科技奖获得者，中国产学研合作创新成果奖个人奖获得者。先后主持和参加国家863计划、国家973计划、国家自然科学基金等国家科研项目，以及企业横向合作项目30余项，获得国家科学技术进步奖二等奖1项、省部级科技奖励10余项。近5年，发表高水平期刊论文100余篇，出版学术专著10部，完成国际学术会议特邀报告20余次，授权发明专利50余项，提交并被采纳国际标准提案30余篇，牵头ITU-T国际标准项目2项。 郁小松 北京邮电大学讲师、硕士生导师、美国加州大学戴维斯分校访问学 者。先后主持/参与国家和省部级等科研课题20余项，包括国家863计划、国家973计划、国家自然科学基金等，同时参与多项业界研究机构和企业的产学研合作项目。获得中国通信学会科技进步奖一等奖、中国发明协会发明创业成果奖一等奖等多项省部级奖励。在国内外重要学术期刊及会议上发表SCI/EI检索等学术论文90余篇，出版学术专著3部，申请/授权国家发明专利30余项，提交并被采纳国际标准提案20余篇。担任IEEE/OSA国际学术期刊和国际学术会议审稿专 家，相关学术成果被引用1000余次。 张杰 北京邮电大学教授，博士生导师，现任电子工程学院执行院长、信息光子学与光通信国家重点实验室副主任，政府特殊津贴获得者，入选国家百千万人才工程、有突出贡献中青年专 家。兼任中国通信学会光通信委员会委员、中国电子学会光通信与光网络专业技术委员会委员、中国电机工程学会电力通信专业委员会委员、北京通信学会理事和青年工作委员会主任等。

第 1章 量子密钥分发技术背景1

1.1　网络信息安全需求与挑战　1

1.1.1　数据加密安全问题　1

1.1.2　密钥分发安全问题　3

1.1.3　消息认证安全问题　4

1.1.4　量子信息技术影响　5

1.2　量子密钥分发概述　7

1.2.1　量子通信基本原理　7

1.2.2　量子密钥分发概念　8

1.2.3　量子密钥分发工作原理　9

1.3　量子密钥分发系统组成　10

1.3.1　量子密钥分发终端　10

1.3.2　量子密钥分发信道　11

1.4　量子密钥分发分类　13

1.4.1　光纤量子密钥分发和自由空间量子密钥分发　13

1.4.2　离散变量量子密钥分发和连续变量量子密钥分发　14

1.5　经典量子密钥分发协议　16

1.5.1　BB84协议　16

1.5.2　GG02协议　18

1.5.3　MDI协议　19

1.6　本章小结　20

参考文献　20

第　2章 量子密钥分发网络概述　24

2.1　量子密钥分发网络基本概念　24

2.1.1　量子密钥分发网络定义　24

2.1.2　量子密钥分发网络需求　27

2.2　量子密钥分发网络发展现状　28

2.2.1　量子密钥分发接入网和局域网　28

2.2.2　量子密钥分发城域网　30

2.2.3　量子密钥分发骨干网和广域网　37

2.3　量子密钥分发网络发展前瞻　40

2.3.1　量子密钥分发网络标准动态　40

2.3.2　量子密钥分发网络应用前景　45

2.4　本章小结　47

参考文献　48

第3章　量子密钥分发网络体系架构　52

3.1　量子密钥分发网络架构概述　52

3.1.1　量子密钥分发网络架构发展现状　52

3.1.2　量子密钥分发网络架构典型案例　54

3.2　量子密钥分发网络架构基本构成　59

3.2.1　量子密钥分发网络基础设施层　60

3.2.2　量子密钥分发网络控制管理层　60

3.2.3　量子密钥分发网络应用层　61

3.3　量子密钥分发网络元件　61

3.3.1　量子密钥分发网络基础设施层元件　62

3.3.2　量子密钥分发网络控制管理层元件　64

3.3.3　量子密钥分发网络应用层元件　65

3.4　量子密钥分发网络接口和协议　66

3.4.1　量子密钥分发网络管理接口和协议　66

3.4.2　量子密钥分发网络控制接口和协议　67

3.4.3　量子密钥分发网络应用接口和协议　68

3.5　本章小结　70

参考文献　71

第4章　量子密钥分发网络资源调控技术　73

4.1　量子密钥分发网络资源调控需求　73

4.1.1　量子密钥分发网络资源调控技术背景　73

4.1.2　量子密钥分发网络资源调控发展现状　74

4.2　量子密钥分发网络时间调度量子密钥池构建技术　76

4.2.1　量子密钥池基本概念　76

4.2.2　量子密钥分发网络时间调度量子密钥池构建架构　78

4.2.3　量子密钥分发网络时间调度量子密钥池构建机制　79

4.2.4　量子密钥分发网络时间调度量子密钥池构建策略　82

4.2.5　量子密钥分发网络时间调度量子密钥池构建案例　86

4.3　量子密钥分发网络密钥资源按需分配技术　94

4.3.1　量子密钥分发网络密钥资源按需分配架构　94

4.3.2　量子密钥分发网络密钥资源按需分配机制　96

4.3.3　量子密钥分发网络密钥资源按需分配策略　99

4.3.4　量子密钥分发网络密钥资源按需分配案例　102

4.4　本章小结　108

参考文献　108

第5章　量子密钥分发网络中继部署技术　111

5.1　量子密钥分发网络中继部署需求　111

5.1.1　量子密钥分发网络中继部署技术背景　111

5.1.2　量子密钥分发网络中继技术发展现状　112

5.2　量子密钥分发网络可信中继部署技术　114

5.2.1　量子密钥分发网络可信中继基本结构　114

5.2.2　基于可信中继的量子密钥分发网络部署模型　116

5.2.3　基于可信中继的量子密钥分发网络部署策略　119

5.2.4　基于可信中继的量子密钥分发网络部署案例　122

5.3　量子密钥分发网络混合中继部署技术　128

5.3.1　量子密钥分发网络混合中继基本结构　128

5.3.2　基于混合中继的量子密钥分发网络部署模型　131

5.3.3　基于混合中继的量子密钥分发网络部署策略　136

5.3.4　基于混合中继的量子密钥分发网络部署案例　138

5.4　本章小结　143

参考文献　143

第6章　量子密钥分发网络多租户提供技术　146

6.1　量子密钥分发网络多租户提供需求　146

6.1.1　量子密钥分发网络多租户提供技术背景　146

6.1.2　量子密钥分发网络多租户技术发展现状　147

6.2　量子密钥分发网络离线多租户提供技术　149

6.2.1　量子密钥分发网络离线多租户提供架构　149

6.2.2　量子密钥分发网络离线多租户提供模型　151

6.2.3　量子密钥分发网络离线多租户提供策略　154

6.2.4　量子密钥分发网络离线多租户提供案例　156

6.3　量子密钥分发网络在线多租户提供技术　162

6.3.1　量子密钥分发网络在线多租户提供架构　162

6.3.2　量子密钥分发网络在线多租户提供模型　163

6.3.3　量子密钥分发网络在线多租户提供策略　167

6.3.4　量子密钥分发网络在线多租户提供案例　172

6.4　本章小结　177

参考文献　178

第7章　量子密钥分发网络软件定义创新服务　180

7.1　量子密钥分发网络软件定义控制需求　180

7.1.1　量子密钥分发网络软件定义控制技术背景　180

7.1.2　量子密钥分发网络软件定义控制发展现状　182

7.2　软件定义量子密钥分发即服务技术　184

7.2.1　量子密钥分发即服务基本原理和功能　184

7.2.2　软件定义量子密钥分发即服务体系框架　186

7.2.3　软件定义量子密钥分发即服务实现方法　188

7.2.4　软件定义量子密钥分发即服务实验演示　192

7.3　软件定义量子密钥分发网络多租户配置技术　198

7.3.1　软件定义量子密钥分发网络多租户配置架构　198

7.3.2　软件定义量子密钥分发网络多租户配置协议　200

7.3.3　软件定义量子密钥分发网络多租户配置流程　200

7.3.4　软件定义量子密钥分发网络多租户配置测试　203

7.4　本章小结　209

参考文献　209

第8章　量子密钥分发网络未来展望　212

8.1　量子密钥分发组网与应用技术　212

8.1.1　量子密钥分发组网性能提升　212

8.1.2　量子密钥分发网络编码应用　213

8.1.3　量子密钥分发组网测试与验证　213

8.1.4　量子密钥分发网络商用化　213

8.2　量子密钥分发网络融合技术　214

8.2.1　量子密钥分发融合后量子密码　214

8.2.2　量子密钥分发融合区块链　214

8.2.3　量子密钥分发融合物联网　215

8.2.4　量子密钥分发融合无线网络　215

8.3　量子通信网络新兴技术　215

8.3.1　纠缠量子密钥分发网络　215

8.3.2　量子隐形传态网络　216

8.3.3　量子安全直接通信网络　216

8.3.4　量子互联网　216

8.4　本章小结　217

参考文献　217

名词索引　220