馬彰超（國科量子通信網(wǎng)絡(luò)有限公司，北京 100193）；曹 原，董 凱，趙永利（北京郵電大學(xué)，北京 100876）
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摘 要：介紹國內(nèi)外量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展?fàn)顩r，提出了一種軟件定義量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)，實現(xiàn)量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)的可編程性，有利于構(gòu)建面向多種業(yè)務(wù)和復(fù)雜應(yīng)用的開放、靈活、智能的量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)。從網(wǎng)絡(luò)部署、管理及運營角度，概述了軟件定義量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)在組網(wǎng)與應(yīng)用中涉及的關(guān)鍵技術(shù)。
關(guān)鍵字：量子通信；量子密鑰分發(fā)；信息安全；網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)
doi：10.12045/j.issn.1007-3043.2019.04.016
引言
隨著信息技術(shù)的發(fā)展和互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的普及，網(wǎng)絡(luò)信息安全越來越受到人們的重視。特別是美國“棱鏡門”事件被曝光后，各國在網(wǎng)絡(luò)信息安全方面的投入開始加大，防止網(wǎng)絡(luò)竊聽、保障信息安全可靠傳輸再次受到各國的高度重視�；诹孔油ㄐ诺牧孔用荑�分發(fā)（QKD——quantum key distribution）技術(shù)的出現(xiàn)及其實用化，為網(wǎng)絡(luò)信息安全的發(fā)展開辟了一條新的道路。
量子通信作為量子信息科學(xué)的重要分支，是利用量子態(tài)作為信息載體的全新通信技術(shù)。量子通信不同于以電磁波為信息載體的經(jīng)典通信，其具備由“測量塌縮理論”“海森堡測不準(zhǔn)原理”和“量子不可克隆定律”等量子力學(xué)基本定律帶來的全新特性，使得量子密鑰分發(fā)具有理論上無條件安全的優(yōu)勢［1-2］。以量子密鑰分發(fā)作為安全支撐手段可以保障網(wǎng)絡(luò)信息傳遞的長期安全性。
歐盟發(fā)布的量子技術(shù)旗艦計劃《量子宣言》，將以量子密鑰分發(fā)為核心的量子保密通信網(wǎng)絡(luò)作為網(wǎng)絡(luò)信息安全領(lǐng)域未來發(fā)展的重要方向。
美國、英國、奧地利、瑞士、日本等國家和地區(qū)都積極研究基于量子密鑰分發(fā)的量子保密通信網(wǎng)絡(luò)，并進行相關(guān)實驗和試點。同時，我國也先后開展了多項重大技術(shù)研究，針對量子保密通信局域網(wǎng)、城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)開展了相關(guān)實驗和試點工作，包括用于連接城域網(wǎng)的量子保密通信網(wǎng)絡(luò)京滬干線工程、星地一體化廣域量子保密通信網(wǎng)絡(luò)等。隨著量子密鑰分發(fā)技術(shù)的不斷成熟和應(yīng)用規(guī)模的不斷擴大，研究構(gòu)建高安全、高服務(wù)質(zhì)量、低成本的量子保密通信網(wǎng)絡(luò)具有重要的現(xiàn)實意義和長遠的戰(zhàn)略意義。
本文從量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)的研究進展出發(fā)，介紹了國際和國內(nèi)量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展?fàn)顩r，提出了一種軟件定義量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)，并概述了軟件定義量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)在組網(wǎng)與應(yīng)用中涉及的關(guān)鍵技術(shù)。
