论文部分内容阅读
量子通信以其无条件的安全性优势,在安全通信领域引起了广泛的关注。并且随着相关量子通信技术的快速发展,目前QKD网络正逐步投入到实际应用中。在经典通信网络中,带宽是影响网络性能的重要因素。因此,对网络带宽进行测量,了解带宽的使用情况,对于我们了解网络进而优化网络有着很重要的意义。与经典通信网络中的带宽相似,在量子通信网络中,量子密钥速率是影响量子网络性能的重要因素,掌握量子通信网络中量子密钥的使用情况,对于优化量子通信网络有着重要的意义。本文主要研究基于可信中继的QKD网络端到端瓶颈密钥速率和可用密钥速率的测量方法。本文首先简要介绍了量子保密通信技术和量子通信网络的研究现状,并给出了本文的研究意义。其次介绍了量子通信的理论基础知识,包括量子比特、量子纠缠、量子通信的无条件安全性、量子密钥分发协议以及量子通信系统的主要性能指标,其中量子密钥分发协议部分主要介绍了BB84协议和B92协议。第三,针对基于可信中继的QKD网络进行了研究,在不预存密钥的策略下,分析了QKD网络的密钥等待队列模型以及网络时延的组成部分,然后分析了链路密钥速率与数据包包间隔的关系,并据此分析出了链路密钥速率的计算公式。此外还分析了在密钥更新量不同的情况下,数据包包间隔的特点,最后根据以上分析提出了一种基于包间隔的端到端瓶颈密钥速率的测量方法,并使用OPNET仿真软件对测量方法进行了仿真,仿真结果表明此方法可以有效的测量出端到端瓶颈密钥速率。第四,在前面内容的基础上,首先分析了影响QKD网络端到端单向时延的主要因素,然后分析了当发送速率大于或者小于可用密钥速率时,数据包端到端单向时延的变化趋势,并且也分析了在密钥量不同的情况下,数据包端到端单向时延的变化趋势和特点,根据理论分析提出了一种端到端可用密钥速率的测量方法,同样使用OPNET仿真软件对测量方法进行了仿真,仿真结果表明该方法可有效测得端到端可用密钥速率。最后对全文的研究内容进行了简要概括,并对以后的研究工作进行了展望。