量子保密通信網(wǎng)絡(luò)及應(yīng)用

1 概述 5
1．1 從經(jīng)典密碼到量子密碼的基礎(chǔ)概念 5
1．2 量子計(jì)算機(jī)對(duì)密碼學(xué)的影響 11
1．2．1 量子計(jì)算機(jī)的基本概念 12
1．2．2 量子計(jì)算機(jī)帶來的密碼安全威脅 14
1．3 量子安全問題的重要性及其應(yīng)對(duì) 15
1．3．1 量子安全問題的影響范圍 15
1．3．2 量子安全問題的緊迫性 17
1．3．3 量子安全問題的應(yīng)對(duì)措施 19
參考文獻(xiàn) 23
2 量子密鑰分發(fā)（QKD）原理 26
2．1 QKD的基本原理 26
2．2 QKD的工作機(jī)制 29
2．3 QKD的主要協(xié)議 31
2．3．1 QKD協(xié)議概述 31
2．3．2 基于BB84的QKD協(xié)議 33
2．3．3 基于量子糾纏的QKD協(xié)議 36
2．3．4 基于連續(xù)變量的QKD協(xié)議 38
參考文獻(xiàn) 40
3 量子密鑰分發(fā)關(guān)鍵技術(shù) 42
3．1 量子信號(hào)源 43
3．1．1 單光子信號(hào)源 43
3．1．2 EPR光子對(duì) 43
3．1．3 衰減激光源和誘騙態(tài)QKD 44
3．2 量子信號(hào)探測(cè)器 45
3．2．1 單光子探測(cè)器 45
3．2．2 光學(xué)零差探測(cè)器 47
3．3 量子隨機(jī)數(shù)發(fā)生器 48
3．4 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)QKD技術(shù) 49
3．4．1 基于光纖信道的QKD 49
3．4．2 基于自由空間信道的QKD 50
3．5 網(wǎng)絡(luò)QKD技術(shù) 51
3．5．1 在現(xiàn)有光纖網(wǎng)絡(luò)中部署QKD面臨的挑戰(zhàn) 51
3．5．2 基于無(wú)源光器件的網(wǎng)絡(luò)QKD技術(shù) 52
3．5．3 基于可信中繼的網(wǎng)絡(luò)QKD技術(shù) 54
3．5．4 基于量子中繼器的網(wǎng)絡(luò)QKD技術(shù) 55
3．6 實(shí)際QKD系統(tǒng)的安全防護(hù) 55
3．6．1 安全證明假設(shè) 56
3．6．2 量子黑客攻擊和防御 57
3．6．3 自測(cè)QKD 59
參考文獻(xiàn) 61
4 量子保密通信網(wǎng)絡(luò) 67
4．1 QKD網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn) 67
4．1．1 美國(guó)DARPA QKD網(wǎng)絡(luò) 68
4．1．2 歐洲SECOQC網(wǎng)絡(luò) 70
4．1．3 日本東京QKD網(wǎng)絡(luò) 72
4．1．4 中國(guó)星地一體廣域QKD網(wǎng)絡(luò) 73
4．1．5 軟件定義的QKD網(wǎng)絡(luò) 75
4．2 QKD網(wǎng)絡(luò)需求和架構(gòu)設(shè)計(jì) 77
4．2．1 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)需求 77
4．2．2 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)方案 78
4．2．3 主要網(wǎng)元及功能實(shí)體 81
4．2．4 主要網(wǎng)絡(luò)接口 82
4．2．5 網(wǎng)絡(luò)主要功能 83
4．3 QKD網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用服務(wù)接口 84
4．3．1 QKD應(yīng)用接口簡(jiǎn)介 84
4．3．2 QKD應(yīng)用接口API 86
參考文獻(xiàn)： 89
5 量子保密通信應(yīng)用 91
5．1 量子保密通信應(yīng)用場(chǎng)景 91
5．1．1 QKD與ICT技術(shù)結(jié)合的應(yīng)用場(chǎng)景 92
5．1．2 QKD在典型行業(yè)的應(yīng)用場(chǎng)景 94
5．2 量子保密通信應(yīng)用案例 101
5．2．1 量子通信在金融領(lǐng)域的應(yīng)用 101
5．2．2 量子通信在政務(wù)領(lǐng)域的應(yīng)用 102
5．2．3 量子通信在數(shù)據(jù)中心/云領(lǐng)域領(lǐng)域的應(yīng)用 102
5．2．4 量子通信在醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用 103
5．2．5 量子通信在國(guó)家基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域的應(yīng)用 103
5．3 量子保密通信應(yīng)用的移動(dòng)化擴(kuò)展 104
5．3．1 QKD與經(jīng)典密碼學(xué)的問題分析 104
5．3．2 QKD與經(jīng)典密碼學(xué)結(jié)合的移動(dòng)化應(yīng)用方案 108
5．3．3 QKD移動(dòng)化應(yīng)用的展望 110
參考文獻(xiàn)： 111
6 量子保密通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展 113
6．1 量子保密通信國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況 114
6．1．1 世界量子通信領(lǐng)域主要國(guó)家發(fā)展情況 115
6．1．2 中國(guó)量子通信發(fā)展情況 123
6．2 量子保密通信的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展 131
6．2．1 ETSI標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展 131
6．2．2 CCSA標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展 133
6．2．3 ISO/IEC標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展 134
6．2．4 IEEE標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展 135
6．2．5 CSA工作進(jìn)展 135
6．3 量子保密通信的商用化進(jìn)展 136
6．3．1 QKD核心器件與設(shè)備制造 137
6．3．2 QKD網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與運(yùn)營(yíng) 139
6．3．3 QKD安全服務(wù)與行業(yè)應(yīng)用 141
參考文獻(xiàn) 142
7 量子通信網(wǎng)絡(luò)的總結(jié)與展望 143
7．1 QKD網(wǎng)絡(luò)的挑戰(zhàn)及發(fā)展方向 144
7．1．1 QKD物理層協(xié)議的增強(qiáng) 144
7．1．2 QKD網(wǎng)絡(luò)層技術(shù)的增強(qiáng) 145
7．1．3 QKD應(yīng)用層的融合發(fā)展 146
7．2 量子通信網(wǎng)絡(luò)及應(yīng)用的未來展望 147
參考文獻(xiàn)： 151