PON網(wǎng)絡(luò)中的量子VPN協(xié)議研究.pdf

1、無源光網(wǎng)絡(luò)(Passive Optical Network，PON)技術(shù)是打破“最后一公里”瓶頸的核心技術(shù)，但它的安全性問題一直沒有一個很好的解決方案。因為在通信過程中，光線路終端始終處于主動地位，他可以隨時獲取用戶光網(wǎng)絡(luò)單元發(fā)送的任何信息?？紤]到量子通信獨特的保密性特點，本文將量子密碼通信技術(shù)引入到傳統(tǒng)的PON網(wǎng)絡(luò)，為PON網(wǎng)絡(luò)安全性提供了一種有效的解決方案，并提出了量子虛擬專用網(wǎng)(Virtual Private Network，VP

2、N)的新概念。 本文圍繞PON網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和特點，致力于設(shè)計適合PON網(wǎng)絡(luò)的量子保密通信協(xié)議，并在此基礎(chǔ)上研究量子VPN協(xié)議及其實驗方案。本文主要取得了以下創(chuàng)新性成果： 在量子密鑰分配方面，(1)基于Greenberger-Horne-Zeilinger態(tài)，提出了一個高效非對稱量子密鑰分配方案，并詳細(xì)分析了該方案的安全性。相比于其他方案，該方案的具有更大的信道容量和效率。(2)基于改進(jìn)的PON網(wǎng)絡(luò)模型，提出了一個具有認(rèn)證功

3、能的高效量子密鑰分配協(xié)議，從信息論角度征明了該方案的安全性。方案能滿足光線路終端和光網(wǎng)絡(luò)單元之間以及任意兩個授權(quán)光網(wǎng)絡(luò)單元用戶之間的密鑰分配。具有的身份認(rèn)證功能可以將授權(quán)用戶構(gòu)建成一個VPN，結(jié)合適當(dāng)?shù)牧孔蛹用芩惴?，從而實現(xiàn)任意用戶間的量子保密通信。 在量子秘密共享方面，基于多目標(biāo)量子遠(yuǎn)程通信，提出了一個新的可以直接共享量子念信息的量子秘密共享協(xié)議。與傳統(tǒng)的量子秘密共享協(xié)議相比，該方案降低了秘密的集中度，不僅可以直接共享量子念信

4、息，而且安全性高。將協(xié)議應(yīng)用到改進(jìn)PON網(wǎng)絡(luò)結(jié)陶中，提出了一個具有認(rèn)證功能的量子秘密共享協(xié)議，可以實現(xiàn)PON網(wǎng)絡(luò)中用戶問量子秘密共享和秘密信息傳輸，實現(xiàn)量子VPN。 在量子安全直接通信方面，基于改進(jìn)的PON結(jié)構(gòu)，提出了兩個具有身份認(rèn)證功能的量子安全直接通信方案，都可以滿足任意兩個授權(quán)用戶間的量子安全直接通信，為PON網(wǎng)絡(luò)中量子VPN的構(gòu)建提供了另一個有效的解決方案。提出的兩步量子安全直接通信的信息論分析為該方案提供了安全性證明方