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 量子計算機對密碼學(xué)的影響 11
1．2．1 量子計算機的基本概念 12
1．2．2 量子計算機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 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)對措施 19
參考文獻 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 40
3 量子密鑰分發(fā)關(guān)鍵技術(shù) 42
3．1 量子信號源 43
3．1．1 單光子信號源 43
3．1．2 EPR光子對 43
3．1．3 衰減激光源和誘騙態(tài)QKD 44
3．2 量子信號探測器 45
3．2．1 單光子探測器 45
3．2．2 光學(xué)零差探測器 47
3．3 量子隨機數(shù)發(fā)生器 48
3．4 點對點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 實際QKD系統(tǒng)的安全防護 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QKD 59
參考文獻 61
4 量子保密通信網(wǎng)絡(luò) 67
4．1 QKD網(wǎng)絡(luò)的演進 67
4．1．1 美國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 77
4．2．1 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計需求 77
4．2．2 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計方案 78
4．2．3 主要網(wǎng)元及功能實體 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)用接口簡介 84
4．3．2 QKD應(yīng)用接口API 86
參考文獻： 89
5 量子保密通信應(yīng)用 91
5．1 量子保密通信應(yīng)用場景 91
5．1．1 QKD與ICT技術(shù)結(jié)合的應(yīng)用場景 92
5．1．2 QKD在典型行業(yè)的應(yīng)用場景 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)用的移動化擴展 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)合的移動化應(yīng)用方案 108
5．3．3 QKD移動化應(yīng)用的展望 110
參考文獻： 111
6 量子保密通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展 113
6．1 量子保密通信國內(nèi)外發(fā)展概況 114
6．1．1 世界量子通信領(lǐng)域主要國家發(fā)展情況 115
6．1．2 中國量子通信發(fā)展情況 123
6．2 量子保密通信的標(biāo)準(zhǔn)化進展 131
6．2．1 ETSI標(biāo)準(zhǔn)化進展 131
6．2．2 CCSA標(biāo)準(zhǔn)化進展 133
6．2．3 ISO/IEC標(biāo)準(zhǔn)化進展 134
6．2．4 IEEE標(biāo)準(zhǔn)化進展 135
6．2．5 CSA工作進展 135
6．3 量子保密通信的商用化進展 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)與運營 139
6．3．3 QKD安全服務(wù)與行業(yè)應(yīng)用 141
參考文獻 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 144
7．1．2 QKD網(wǎng)絡(luò)層技術(shù)的增強 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： 151