一种量子通信的传输网络保护倒换方法、装置及介质与流程

本发明涉及量子通信，尤其涉及一种量子通信的传输网络保护倒换方法、装置及介质。

背景技术：

1、信息时代，网络安全不可忽视。量子通信基于量子力学原理可以使得用户之间实现远距离无条件安全的通信过程。量子密钥分发(quantum key distribution，qkd)是量子通信领域中最为成熟的技术，产生的量子密钥可用于加密经典业务，从而确保经典业务的安全传输。因而世界各地广泛建设量子密钥分发网络，目的达到可抵御量子计算攻击的安全通信基础设施。然而单独铺设光纤成本过高，为了节省qkd网络的铺设成本，可以将qkd网络与现有的经典通信网络结合在一起，使量子信号与经典信号共纤传输。

2、目前大部分的网络生存性研究主要聚焦于经典业务的传输，而忽略了量子通信网络保护。当经典通信网络中发生业务阻塞或阻断时，往往会通过保护倒换来保证网络的生存性。而在量子经典共纤传输场景下，量子密钥分发网络中的阻塞和阻断会导致加密业务所需的量子密钥供给不足，从而使经典业务阻塞。因此亟需考虑量子密钥分发网络的生存性问题。

3、但在量子经典共纤传输场景下，现有的量子通信保护倒换方法对应的量子通信网络部署成本较高。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的上述不足，提供一种量子通信的传输网络保护倒换方法、装置及介质，用以解决在量子经典共纤传输场景下，现有的量子通信保护倒换方法对应的量子通信网络部署成本较高的问题。

2、第一方面，本发明提供一种量子通信的传输网络保护倒换方法，包括：

3、在量子信号与经典信号共纤传输的工作光纤中，获取告警量子信道，其中，所述告警量子信道为阻断或阻塞的量子信道；

4、根据所述工作光纤中所有非量子信道的性能，选择最优的一个或多个非量子信道作为备用量子信道；

5、响应于所述备用量子信道中有经典信号传输，将所述备用量子信道中的经典信号倒换到所述工作光纤对应的备用光纤中；

6、将所述告警量子信道中的量子信号倒换到所述备用量子信道，或在所述备用量子信道上开通量子密钥分发协议并传输量子信号。

7、进一步地，所述获取告警量子信道之前，所述方法还包括：

8、响应于量子信道实际生成的量子密钥率小于预设的阻断阈值，将所述量子信道确定为阻断的量子信道；

9、响应于量子信道实际生成的量子密钥率大于或等于预设的阻断阈值，并且所述量子信道理论生成的量子密钥率小于当前业务加密需求，将所述量子信道确定为阻塞的量子信道，其中，所述量子信道实际生成的量子密钥率小于或等于理论生成的量子密钥率。

10、进一步地，所述根据所述工作光纤中所有非量子信道的性能，选择最优的一个或多个非量子信道作为备用量子信道，具体包括：

11、若所述告警量子信道为阻断的量子信道，则根据每个所述非量子信道受到其他非量子信道中的经典信号的影响大小，选择最优的一个非量子信道作为所述备用量子信道；

12、若所述告警量子信道为阻塞的量子信道，则根据每个所述非量子信道受到其他非量子信道中的经典信号的影响大小，选择最优的n个非量子信道作为所述备用量子信道，其中，n≥1。

13、进一步地，所述根据每个所述非量子信道受到其他非量子信道中的经典信号的影响大小，选择最优的n个非量子信道作为所述备用量子信道之前，所述方法还包括：

14、根据所述量子信道理论生成的量子密钥率以及当前业务加密需求，计算选择最优的非量子信道的数量n。

15、进一步地，所述根据所述量子信道理论生成的量子密钥率以及当前业务加密需求，计算选择最优的非量子信道的数量n，具体包括：

16、通过如下公式计算选择最优的非量子信道的数量n：

17、

18、其中，n为从工作光纤内所有非量子信道中选择最优的非量子信道的数量，r为当前业务加密需求，r为量子信道理论生成的量子密钥率，为r/r向下取整。

19、进一步地，所述将所述告警量子信道中的量子信号倒换到所述备用量子信道，或在所述备用量子信道上开通量子密钥分发协议并传输量子信号，具体包括：

20、若所述告警量子信道为阻断的量子信道，则将所述阻断的量子信道中的量子信号倒换到所述备用量子信道；

21、若所述告警量子信道为阻塞的量子信道，则在n个所述备用量子信道上开通量子密钥分发协议并传输量子信号。

22、第二方面，本发明提供一种量子通信的传输网络保护倒换装置，包括：

23、获取模块，用于在量子信号与经典信号共纤传输的工作光纤中，获取告警量子信道，其中，所述告警量子信道为阻断或阻塞的量子信道；

24、选择模块，与所述获取模块连接，用于根据所述工作光纤中所有非量子信道的性能，选择最优的一个或多个非量子信道作为备用量子信道；

25、倒换模块，与所述选择模块连接，用于响应于所述备用量子信道中有经典信号传输，将所述备用量子信道中的经典信号倒换到所述工作光纤对应的备用光纤中；

26、倒换传输模块，与所述倒换模块连接，用于将所述告警量子信道中的量子信号倒换到所述备用量子信道，或在所述备用量子信道上开通量子密钥分发协议并传输量子信号。

27、进一步地，所述装置还包括：

28、第一确定模块，用于响应于量子信道实际生成的量子密钥率小于预设的阻断阈值，将所述量子信道确定为阻断的量子信道；

29、第二确定模块，用于响应于量子信道实际生成的量子密钥率大于或等于预设的阻断阈值，并且所述量子信道理论生成的量子密钥率小于当前业务加密需求，将所述量子信道确定为阻塞的量子信道，其中，所述量子信道实际生成的量子密钥率小于或等于理论生成的量子密钥率。

30、进一步地，所述选择模块具体包括：

31、第一选择单元，用于若所述告警量子信道为阻断的量子信道，则根据每个所述非量子信道受到其他非量子信道中的经典信号的影响大小，选择最优的一个非量子信道作为所述备用量子信道；

32、第二选择单元，用于若所述告警量子信道为阻塞的量子信道，则根据每个所述非量子信道受到其他非量子信道中的经典信号的影响大小，选择最优的n个非量子信道作为所述备用量子信道，其中，n≥1。

33、进一步地，所述选择模块还包括：

34、计算单元，用于根据所述量子信道理论生成的量子密钥率以及当前业务加密需求，计算选择最优的非量子信道的数量n。

35、进一步地，所述计算单元具体用于：

36、通过如下公式计算选择最优的非量子信道的数量n：

37、

38、其中，n为从工作光纤内所有非量子信道中选择最优的非量子信道的数量，r为当前业务加密需求，r为量子信道理论生成的量子密钥率，为r/r向下取整。

39、进一步地，所述倒换传输模块具体包括：

40、倒换单元，用于若所述告警量子信道为阻断的量子信道，则将所述阻断的量子信道中的量子信号倒换到所述备用量子信道；

41、传输单元，用于若所述告警量子信道为阻塞的量子信道，则在n个所述备用量子信道上开通量子密钥分发协议并传输量子信号。

42、第三方面，本发明提供一种量子通信的传输网络保护倒换装置，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以实现上述第一方面所述的量子通信的传输网络保护倒换方法。

43、第四方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面所述的量子通信的传输网络保护倒换方法。

44、本发明提供的量子通信的传输网络保护倒换方法、装置及介质，首先在量子信号与经典信号共纤传输的工作光纤中，获取告警量子信道，其中，所述告警量子信道为阻断或阻塞的量子信道；然后根据所述工作光纤中所有非量子信道的性能，选择最优的一个或多个非量子信道作为备用量子信道；再响应于所述备用量子信道中有经典信号传输，将所述备用量子信道中的经典信号倒换到所述工作光纤对应的备用光纤中；最后将所述告警量子信道中的量子信号倒换到所述备用量子信道，或在所述备用量子信道上开通量子密钥分发协议并传输量子信号。本发明在量子经典共纤传输场景下，当量子信道发生阻断或阻塞时，通过量子信号在共传的工作光纤中进行倒换，而经典信号在工作光纤与备用光纤之间倒换，从而在实现低成本量子通信网络部署的同时增强了量子通信传输网络的生存性，解决了在量子经典共纤传输场景下，现有的量子通信保护倒换方法对应的量子通信网络部署成本较高的问题。