量子保密通信網(wǎng)絡及應用

1 概述 5
1．1 從經(jīng)典密碼到量子密碼的基礎概念 5
1．2 量子計算機對密碼學的影響 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)關鍵技術 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 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QKD技術 51
3．5．1 在現(xiàn)有光纖網(wǎng)絡中部署QKD面臨的挑戰(zhàn) 51
3．5．2 基于無源光器件的網(wǎng)絡QKD技術 52
3．5．3 基于可信中繼的網(wǎng)絡QKD技術 54
3．5．4 基于量子中繼器的網(wǎng)絡QKD技術 55
3．6 實際QKD系統(tǒng)的安全防護 55
3．6．1 安全證明假設 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 67
4．1 QKD網(wǎng)絡的演進 67
4．1．1 美國DARPA QKD網(wǎng)絡 68
4．1．2 歐洲SECOQC網(wǎng)絡 70
4．1．3 日本東京QKD網(wǎng)絡 72
4．1．4 中國星地一體廣域QKD網(wǎng)絡 73
4．1．5 軟件定義的QKD網(wǎng)絡 75
4．2 QKD網(wǎng)絡需求和架構設計 77
4．2．1 網(wǎng)絡設計需求 77
4．2．2 網(wǎng)絡架構設計方案 78
4．2．3 主要網(wǎng)元及功能實體 81
4．2．4 主要網(wǎng)絡接口 82
4．2．5 網(wǎng)絡主要功能 83
4．3 QKD網(wǎng)絡的應用服務接口 84
4．3．1 QKD應用接口簡介 84
4．3．2 QKD應用接口API 86
參考文獻： 89
5 量子保密通信應用 91
5．1 量子保密通信應用場景 91
5．1．1 QKD與ICT技術結合的應用場景 92
5．1．2 QKD在典型行業(yè)的應用場景 94
5．2 量子保密通信應用案例 101
5．2．1 量子通信在金融領域的應用 101
5．2．2 量子通信在政務領域的應用 102
5．2．3 量子通信在數(shù)據(jù)中心/云領域領域的應用 102
5．2．4 量子通信在醫(yī)療衛(wèi)生領域的應用 103
5．2．5 量子通信在國家基礎設施領域的應用 103
5．3 量子保密通信應用的移動化擴展 104
5．3．1 QKD與經(jīng)典密碼學的問題分析 104
5．3．2 QKD與經(jīng)典密碼學結合的移動化應用方案 108
5．3．3 QKD移動化應用的展望 110
參考文獻： 111
6 量子保密通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展 113
6．1 量子保密通信國內外發(fā)展概況 114
6．1．1 世界量子通信領域主要國家發(fā)展情況 115
6．1．2 中國量子通信發(fā)展情況 123
6．2 量子保密通信的標準化進展 131
6．2．1 ETSI標準化進展 131
6．2．2 CCSA標準化進展 133
6．2．3 ISO/IEC標準化進展 134
6．2．4 IEEE標準化進展 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核心器件與設備制造 137
6．3．2 QKD網(wǎng)絡建設與運營 139
6．3．3 QKD安全服務與行業(yè)應用 141
參考文獻 142
7 量子通信網(wǎng)絡的總結與展望 143
7．1 QKD網(wǎng)絡的挑戰(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)絡層技術的增強 145
7．1．3 QKD應用層的融合發(fā)展 146
7．2 量子通信網(wǎng)絡及應用的未來展望 147
參考文獻： 151