量子保密通信网络及应用

目录

1 概述 5

1.1 从经典密码到量子密码的基础概念 5

1.2 量子计算机对密码学的影响 11

1.2.1 量子计算机的基本概念 12

1.2.2 量子计算机带来的密码安全威胁 14

1.3 量子安全问题的重要性及其应对 15

1.3.1 量子安全问题的影响范围 15

1.3.2 量子安全问题的紧迫性 17

1.3.3 量子安全问题的应对措施 19

参考文献 23

2 量子密钥分发（QKD）原理 26

2.1 QKD的基本原理 26

2.2 QKD的工作机制 29

2.3 QKD的主要协议 31

2.3.1 QKD协议概述 31

2.3.2 基于BB84的QKD协议 33

2.3.3 基于量子纠缠的QKD协议 36

2.3.4 基于连续变量的QKD协议 38

参考文献 40

3 量子密钥分发关键技术 42

3.1 量子信号源 43

3.1.1 单光子信号源 43

3.1.2 EPR光子对 43

3.1.3 衰减激光源和诱骗态QKD 44

3.2 量子信号探测器 45

3.2.1 单光子探测器 45

3.2.2 光学零差探测器 47

3.3 量子随机数发生器 48

3.4 点对点QKD技术 49

3.4.1 基于光纤信道的QKD 49

3.4.2 基于自由空间信道的QKD 50

3.5 网络QKD技术 51

3.5.1 在现有光纤网络中部署QKD面临的挑战 51

3.5.2 基于无源光器件的网络QKD技术 52

3.5.3 基于可信中继的网络QKD技术 54

3.5.4 基于量子中继器的网络QKD技术 55

3.6 实际QKD系统的安全防护 55

3.6.1 安全证明假设 56

3.6.2 量子黑客攻击和防御 57

3.6.3 自测QKD 59

参考文献 61

4 量子保密通信网络 67

4.1 QKD网络的演进 67

4.1.1 美国DARPA QKD网络 68

4.1.2 欧洲SECOQC网络 70

4.1.3 日本东京QKD网络 72

4.1.4 中国星地一体广域QKD网络 73

4.1.5 软件定义的QKD网络 75

4.2 QKD网络需求和架构设计 77

4.2.1 网络设计需求 77

4.2.2 网络架构设计方案 78

4.2.3 主要网元及功能实体 81

4.2.4 主要网络接口 82

4.2.5 网络主要功能 83

4.3 QKD网络的应用服务接口 84

4.3.1 QKD应用接口简介 84

4.3.2 QKD应用接口API 86

参考文献： 89

5 量子保密通信应用 91

5.1 量子保密通信应用场景 91

5.1.1 QKD与ICT技术结合的应用场景 92

5.1.2 QKD在典型行业的应用场景 94

5.2 量子保密通信应用案例 101

5.2.1 量子通信在金融领域的应用 101

5.2.2 量子通信在政务领域的应用 102

5.2.3 量子通信在数据中心/云领域领域的应用 102

5.2.4 量子通信在医疗卫生领域的应用 103

5.2.5 量子通信在国家基础设施领域的应用 103

5.3 量子保密通信应用的移动化扩展 104

5.3.1 QKD与经典密码学的问题分析 104

5.3.2 QKD与经典密码学结合的移动化应用方案 108

5.3.3 QKD移动化应用的展望 110

参考文献： 111

6 量子保密通信产业发展 113

6.1 量子保密通信国内外发展概况 114

6.1.1 世界量子通信领域主要国家发展情况 115

6.1.2 中国量子通信发展情况 123

6.2 量子保密通信的标准化进展 131

6.2.1 ETSI标准化进展 131

6.2.2 CCSA标准化进展 133

6.2.3 ISO/IEC标准化进展 134

6.2.4 IEEE标准化进展 135

6.2.5 CSA工作进展 135

6.3 量子保密通信的商用化进展 136

6.3.1 QKD核心器件与设备制造 137

6.3.2 QKD网络建设与运营 139

6.3.3 QKD安全服务与行业应用 141

参考文献 142

7 量子通信网络的总结与展望 143

7.1 QKD网络的挑战及发展方向 144

7.1.1 QKD物理层协议的增强 144

7.1.2 QKD网络层技术的增强 145

7.1.3 QKD应用层的融合发展 146

7.2 量子通信网络及应用的未来展望 147

参考文献： 151