源自：信息通信技術(shù)與政策作者：程明 張成良 唐建軍

量子密鑰在線與離線結(jié)合分發(fā)模式的應(yīng)用范圍不再局限于QKD網(wǎng)絡(luò)的覆蓋和能力，使得量子保密通信的應(yīng)用場(chǎng)景得到較大拓展。

摘要

近年來,基于量子密鑰分發(fā)的量子保密通信在應(yīng)用方面進(jìn)行了新的嘗試和拓展。基于量子密鑰分發(fā)在傳輸距離和密鑰成碼率方面的研究進(jìn)展和局限,提出了基于量子密鑰分發(fā)的量子保密通信可分為量子密鑰在線分發(fā)和量子密鑰在線與離線結(jié)合分發(fā)兩種模式;并基于兩種模式的優(yōu)劣勢(shì),提出兩種模式的典型應(yīng)用場(chǎng)景;最后對(duì)量子密鑰分發(fā)在技術(shù)、設(shè)備、組網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)能力提供等方面面臨的問題進(jìn)行了分析,并提出了一些解決思路。量子保密通信的應(yīng)用也與傳統(tǒng)加密通信業(yè)務(wù)、系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展緊密相關(guān),需要產(chǎn)業(yè)鏈共同積極推動(dòng)。

0 引言

量子通信是以量子態(tài)為信息載體,通過量子態(tài)的傳送實(shí)現(xiàn)量子信息或經(jīng)典信息傳送的技術(shù)。量子通信包括多種協(xié)議和應(yīng)用,如量子密鑰分發(fā)(Quantum Key Distribution,QKD)、量子隱形傳態(tài)、量子安全直接通信、量子秘密共享、量子數(shù)字簽名等。其中,QKD是通信雙方通過傳送量子態(tài)實(shí)現(xiàn)共同生成一組隨機(jī)數(shù)(可以作為對(duì)稱密鑰)的方法,是目前實(shí)用化和工程化程度最高的量子通信技術(shù)。QKD不能直接實(shí)現(xiàn)經(jīng)典信息的傳送,只能通過協(xié)議實(shí)現(xiàn)隨機(jī)數(shù)的生成分發(fā),這一過程在理論協(xié)議層面具備信息論安全性。遠(yuǎn)程分發(fā)的生成隨機(jī)數(shù)主要作為對(duì)稱密鑰,結(jié)合現(xiàn)代密碼體系進(jìn)行使用。

量子保密通信不等于量子通信,也不是量子通信的子集。量子保密通信是基于量子通信,利用量子不可分割、量子態(tài)不可克隆和量子糾纏等特性保護(hù)秘密消息,進(jìn)而保證信息傳送安全的通信方法。比較典型的量子保密通信實(shí)現(xiàn)方案是結(jié)合QKD和對(duì)稱密碼技術(shù)的加密通信,這是目前試點(diǎn)部署和示范應(yīng)用最多的方案,也是業(yè)內(nèi)研討和標(biāo)準(zhǔn)化推進(jìn)的重點(diǎn)方向。下文中討論的量子保密通信應(yīng)用主要基于QKD技術(shù)。

1 QKD研究進(jìn)展

在保證安全性的前提下,提升QKD點(diǎn)對(duì)點(diǎn)系統(tǒng)的傳輸距離和密鑰成碼率是QKD技術(shù)發(fā)展的重要方向。近年來,離散變量量子密鑰分發(fā)(DV-QKD)和連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)(CV-QKD)在這一方向上都取得了一定突破?；谥虚g節(jié)點(diǎn)進(jìn)行單光子干涉測(cè)量的新型雙場(chǎng)量子密鑰分發(fā)(TF-QKD)協(xié)議能夠消除測(cè)量節(jié)點(diǎn)的安全漏洞,并進(jìn)一步提升DV-QKD系統(tǒng)的傳輸能力[1]。2021年,郭光燦、韓正甫團(tuán)隊(duì)提出改進(jìn)的四相位調(diào)制雙場(chǎng)協(xié)議,通過提升獨(dú)立光源的鎖相穩(wěn)頻技術(shù)、高帶寬信道相位補(bǔ)償技術(shù),以及高信噪比的單光子探測(cè)信號(hào)甄別技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù),使得DV-QKD系統(tǒng)能容忍的信道損耗超過140 dB,實(shí)現(xiàn)安全距離833.8 km[2]。本地本振方案是CV-QKD實(shí)用化研究的發(fā)展趨勢(shì)。2021年,劍橋大學(xué)報(bào)道了基于500 MHz信號(hào)頻率,通過參考光與量子光交替發(fā)送來降低系統(tǒng)復(fù)雜度和校正傳輸時(shí)的相位偏移,優(yōu)化系統(tǒng)組合參數(shù)的本地本振CV-QKD系統(tǒng)實(shí)驗(yàn),實(shí)現(xiàn)15 km單模光纖傳輸成碼率達(dá)26.9 Mbit/s[3]。

2 量子保密通信模式

量子保密通信在通信、電力、金融、政務(wù)等領(lǐng)域進(jìn)行了大量探索和試驗(yàn)。根據(jù)量子密鑰分發(fā)和使用的方式不同,量子保密通信主要可分為兩種模式:量子密鑰在線分發(fā)、量子密鑰在線與離線結(jié)合分發(fā)。

2.1 基于量子密鑰在線分發(fā)的量子保密通信

量子密鑰在線分發(fā)是指通過QKD網(wǎng)絡(luò)生成的量子密鑰直接提供給加密設(shè)備。其優(yōu)勢(shì)在于安全性高、方案成熟、加密系統(tǒng)改造量小、可復(fù)制性強(qiáng)等;劣勢(shì)在于可用性受限于QKD網(wǎng)絡(luò)覆蓋和密鑰提供能力、QKD網(wǎng)絡(luò)部署成本高、支持的業(yè)務(wù)類型較少、使用不夠靈活等?；诹孔用荑€在線分發(fā)的量子保密通信適用于對(duì)安全性要求高、在QKD網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)、對(duì)密鑰更新有一定要求的保密通信應(yīng)用場(chǎng)景,比較典型的行業(yè)應(yīng)用包括政企保密專線或?qū)＞W(wǎng)、高端安全會(huì)議、數(shù)據(jù)中心之間的數(shù)據(jù)災(zāi)備及數(shù)據(jù)安全傳輸、關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全傳輸?shù)取?/p>

2018年,中國(guó)電信提出的開放型量子保密通信系統(tǒng)就是一種典型的基于量子密鑰在線分發(fā)的量子保密通信系統(tǒng),該系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示[4]。量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)(QKDN)通過量子密鑰服務(wù)器(QKS)設(shè)備向量子加密通信設(shè)備(QCCD)提供量子密鑰服務(wù);QCCD利用量子密鑰,通過經(jīng)典通信網(wǎng)絡(luò)(CCN)完成量子加密通信服務(wù);QKS設(shè)備與QCCD之間通過量子密鑰應(yīng)用接口(QK_API)互聯(lián)。通過標(biāo)準(zhǔn)化的接口兼容不同業(yè)務(wù)類型和設(shè)備形態(tài),使得QKD網(wǎng)絡(luò)、經(jīng)典通信網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)系統(tǒng)解耦,從而實(shí)現(xiàn)“業(yè)務(wù)開放”和“密鑰開放”。

圖1

圖1開放型量子保密通信系統(tǒng)架構(gòu)圖

此外,在部分業(yè)務(wù)需求和承載網(wǎng)絡(luò)相對(duì)明確的應(yīng)用場(chǎng)景中,也可以通過在承載網(wǎng)設(shè)備中集成QKD組件或板卡,實(shí)現(xiàn)量子密鑰在線分發(fā)、業(yè)務(wù)加解密和加密數(shù)據(jù)的承載。該方案的優(yōu)點(diǎn)在于可根據(jù)業(yè)務(wù)需要部署QKD網(wǎng)絡(luò)或鏈路、QKD系統(tǒng)的管理可由承載網(wǎng)完成、業(yè)務(wù)加解密功能部分可復(fù)用承載設(shè)備硬件、引入共纖傳輸技術(shù)后不需要額外光纖;缺點(diǎn)在于支持的業(yè)務(wù)相對(duì)單一、難以滿足QKD規(guī)模組網(wǎng)的要求、QKD能力將受限于承載設(shè)備的演進(jìn)、端到端的量子密鑰能力提供或加密業(yè)務(wù)承載需要解決互通性問題等。

2.2 基于量子密鑰在線與離線結(jié)合分發(fā)的量子保密通信

量子密鑰在線與離線結(jié)合分發(fā)是指通過QKD網(wǎng)絡(luò)生成的量子密鑰通過安全通信技術(shù)和手段分發(fā)到加密設(shè)備或終端。其優(yōu)勢(shì)在于不再局限于QKD網(wǎng)絡(luò)的覆蓋、支持的業(yè)務(wù)類型多樣、使用方式便捷靈活、易于推廣、可與現(xiàn)有業(yè)務(wù)系統(tǒng)更好地結(jié)合、需要的QKD網(wǎng)絡(luò)成本相對(duì)較低等;劣勢(shì)在于安全性不如在線分發(fā)模式、部分業(yè)務(wù)系統(tǒng)改造量相對(duì)較大等?；诹孔用荑€在線與離線結(jié)合分發(fā)的量子保密通信可與各種云網(wǎng)業(yè)務(wù)進(jìn)行結(jié)合,適用于對(duì)安全性有一定要求但QKD網(wǎng)絡(luò)難以覆蓋或需要低成本便利獲取對(duì)稱密鑰進(jìn)行加密的應(yīng)用場(chǎng)景,如量子安全移動(dòng)通信、量子安全物聯(lián)網(wǎng)、量子安全遠(yuǎn)程辦公、量子安全虛擬專線/專網(wǎng)等場(chǎng)景。

2021年1月1日,中國(guó)電信正式推出首個(gè)運(yùn)營(yíng)商級(jí)的量子安全產(chǎn)品——天翼量子密話,實(shí)現(xiàn)VoIP量子加密通話。2022年5月17日,中國(guó)電信又發(fā)布了業(yè)內(nèi)首款基于量子信息技術(shù)的VoLTE加密通話產(chǎn)品——天翼量子高清密話。

量子密話屬于典型的基于量子密鑰在線與離線結(jié)合分發(fā)的量子保密通信。量子密話簡(jiǎn)化系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示,主要由移動(dòng)終端、移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)、量子密鑰管理系統(tǒng)和QKD網(wǎng)絡(luò)4個(gè)基本部分組成。

圖2

圖2量子密話簡(jiǎn)化系統(tǒng)架構(gòu)示意圖

移動(dòng)終端內(nèi)置含安全芯片的SIM卡,可以實(shí)現(xiàn)量子密鑰導(dǎo)入、數(shù)據(jù)加解密、簽名驗(yàn)證、密鑰安全存儲(chǔ)等功能。其中,安全芯片內(nèi)置的量子密鑰由量子隨機(jī)數(shù)發(fā)生器(QRNG)生成并預(yù)充注,該密鑰是工作密鑰,可以用于向量子密鑰管理系統(tǒng)申請(qǐng)加密通話用的會(huì)話密鑰,也可以用于對(duì)下發(fā)的會(huì)話密鑰進(jìn)行加解密以保證會(huì)話密鑰傳輸?shù)陌踩?。?duì)于同一量子密鑰管理系統(tǒng)或安全域下的量子保密通話需求,會(huì)話密鑰可以使用QRNG實(shí)時(shí)生成的量子隨機(jī)數(shù)。對(duì)于跨量子密鑰管理系統(tǒng)或安全域的量子保密通話需求,會(huì)話密鑰將通過QKD網(wǎng)絡(luò)生成。QKD網(wǎng)絡(luò)生成的量子密鑰作為會(huì)話密鑰,通過數(shù)據(jù)上網(wǎng)通道發(fā)送至通話雙方的移動(dòng)終端上進(jìn)行通話加密,從而實(shí)現(xiàn)量子密鑰在線與離線結(jié)合分發(fā)。移動(dòng)終端的身份認(rèn)證、會(huì)話密鑰請(qǐng)求以及會(huì)話密鑰下發(fā)到移動(dòng)終端的安全性將由傳統(tǒng)安全協(xié)議進(jìn)行保證。VoIP量子密話和VoLTE量子高清密話在與量子密鑰相關(guān)的系統(tǒng)上基本類似,區(qū)別主要體現(xiàn)在VoIP和VoLTE語音業(yè)務(wù)在移動(dòng)終端和移動(dòng)通信網(wǎng)中的適配和處理,如加密位置、底層協(xié)議、編碼方式、承載通道、業(yè)務(wù)邏輯、操作界面等。

在量子安全遠(yuǎn)程辦公、量子安全虛擬專線/專網(wǎng)等場(chǎng)景中,用戶可以通過安全介質(zhì)(如內(nèi)置安全芯片的U盤、SIM卡等存儲(chǔ)介質(zhì))保存工作密鑰,當(dāng)需要進(jìn)行保密通信時(shí),用戶終端將先利用工作密鑰通過通信網(wǎng)絡(luò)向業(yè)務(wù)平臺(tái)或量子密鑰管理系統(tǒng)進(jìn)行認(rèn)證并獲取用于保密通信的會(huì)話密鑰(由QKD網(wǎng)絡(luò)生成),再利用會(huì)話密鑰對(duì)業(yè)務(wù)或應(yīng)用數(shù)據(jù)進(jìn)行加密,并通過業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)或通信網(wǎng)絡(luò)與獲得相同會(huì)話密鑰的對(duì)端用戶進(jìn)行保密通信。該方案除了涉及QKD網(wǎng)絡(luò)和量子密鑰管理系統(tǒng)的建設(shè),還需要對(duì)用戶終端、加密應(yīng)用、業(yè)務(wù)系統(tǒng)及流程進(jìn)行適配和改造,但將有效提升用戶覆蓋面、業(yè)務(wù)多樣性、使用便捷性和應(yīng)用性價(jià)比。

3 QKD面臨的問題及解決思路

量子保密通信的“量子”屬性主要體現(xiàn)為QKD系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)生成并提供量子密鑰,同時(shí)其應(yīng)用也受限于QKD技術(shù)、設(shè)備、組網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)能力提供等方面的特點(diǎn)和發(fā)展水平,需要積極尋找解決思路。

3.1 QKD技術(shù)

QKD技術(shù)主要以光子作為量子態(tài)的載體,量子態(tài)光信號(hào)的功率與中心波長(zhǎng)、脈沖重復(fù)頻率、脈沖平均光子數(shù)(DV-QKD單脈沖平均光子數(shù)<1,CV-QKD單脈沖平均光子數(shù)一般<100)有關(guān),其發(fā)送光功率一般<-70 dBm,因此量子光對(duì)信道損耗非常敏感。實(shí)用化的光通信傳輸介質(zhì)主要是光纖和自由空間。其中,自由空間QKD受到背景光噪聲、天氣狀態(tài)等因素影響明顯,主要處于科學(xué)研究和實(shí)驗(yàn)探索階段,尚無大規(guī)模實(shí)用化前景[5]?；诠饫w的QKD系統(tǒng)則受到光纖覆蓋、線路衰耗、外部環(huán)境(架空光纜)等因素的影響,使得其應(yīng)用場(chǎng)景和范圍受到一定限制。

對(duì)于光纖覆蓋最后一公里問題,可以參考量子密鑰在線與離線結(jié)合分發(fā)模式,通過傳統(tǒng)安全技術(shù)實(shí)現(xiàn)量子密鑰的延伸。線路衰耗問題,可以通過使用超低損光纖或選擇損耗較低的量子光波長(zhǎng)來減小影響。國(guó)內(nèi)三大通信運(yùn)營(yíng)商都已經(jīng)開始在長(zhǎng)途干線上部署超低損光纖以滿足大容量超長(zhǎng)距的波分傳輸需求,這對(duì)QKD長(zhǎng)途干線的建設(shè)部署是利好消息。外部環(huán)境的影響問題,可以通過選擇合適的QKD調(diào)制編碼方式和快速反饋補(bǔ)償機(jī)制來減小影響。

3.2 QKD設(shè)備

2021年,通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YD/T 3834.1-2021《量子密鑰分發(fā)(QKD)系統(tǒng)技術(shù)要求 第1部分:基于誘騙態(tài)BB84協(xié)議的QKD系統(tǒng)》和YD/T 3835.1-2021《量子密鑰分發(fā)(QKD)系統(tǒng)測(cè)試方法 第1部分:基于誘騙態(tài)BB84協(xié)議的QKD系統(tǒng)》正式發(fā)布,使得DV-QKD設(shè)備的關(guān)鍵指標(biāo)參數(shù)和測(cè)試方法有了參考依據(jù)。同時(shí)可以看到,DV-QKD系統(tǒng)技術(shù)要求中QKD設(shè)備在10/20 dB線路跨段損耗下的平均密鑰成碼率要求≥3 kbit/s、量子光脈沖重復(fù)頻率要求≥10 MHz/100 MHz、單光子探測(cè)器探測(cè)效率要求≥10%等,這些技術(shù)指標(biāo)要求相對(duì)較低,但與當(dāng)前商用QKD設(shè)備的技術(shù)水平基本一致;DV-QKD系統(tǒng)測(cè)試方法對(duì)測(cè)試環(huán)境和儀表提出了較高要求,給設(shè)備檢測(cè)及用戶采購(gòu)測(cè)試帶來一定的技術(shù)門檻。CV-QKD的通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《量子密鑰分發(fā)(QKD)系統(tǒng)技術(shù)要求 第2部分:基于高斯調(diào)制相干態(tài)協(xié)議的QKD系統(tǒng)》《量子密鑰分發(fā)(QKD)系統(tǒng)測(cè)試方法 第2部分:基于高斯調(diào)制相干態(tài)協(xié)議的QKD系統(tǒng)》則剛剛完成立項(xiàng),現(xiàn)有CV-QKD設(shè)備在成熟度、性能指標(biāo)、應(yīng)用案例等方面與DV-QKD設(shè)備尚存在一定差距。近年來,QKD商用設(shè)備在功能、性能、器件國(guó)產(chǎn)化、設(shè)備小型化等方面取得了一定的進(jìn)步和突破,但在高性能器件、系統(tǒng)集成度、關(guān)鍵指標(biāo)參數(shù)、長(zhǎng)期穩(wěn)定性、設(shè)備網(wǎng)管能力等方面仍有不少提升的空間。

將QKD系統(tǒng)收發(fā)機(jī)的調(diào)制解調(diào)器件進(jìn)行片上光學(xué)集成,可以提升系統(tǒng)集成度、可靠性和性價(jià)比,是QKD設(shè)備升級(jí)研發(fā)的重點(diǎn)方向[1]。而推動(dòng)采用新技術(shù)或新方案的QKD設(shè)備商用化,將傳統(tǒng)光通信中的新技術(shù)、新器件、新工藝引入QKD設(shè)備的生產(chǎn)制造中,也是QKD設(shè)備提升性能、降低成本的可行方法。

3.3 QKD組網(wǎng)

目前,通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《量子保密通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)》《量子密鑰分發(fā)(QKD)網(wǎng)絡(luò) 網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)技術(shù)要求》《量子密鑰分發(fā)(QKD)網(wǎng)絡(luò) 密鑰管理單元與QKD設(shè)備間接口要求》等仍在制定中,這些標(biāo)準(zhǔn)將是QKD網(wǎng)絡(luò)在組網(wǎng)、建設(shè)、運(yùn)行、管理、維護(hù)等方面的重要依據(jù),亟需加快制定進(jìn)度?，F(xiàn)階段,規(guī)劃建設(shè)一張能夠滿足多種應(yīng)用需求并具備長(zhǎng)期演進(jìn)性的QKD商用網(wǎng)絡(luò)仍面臨很多困難。

QKD組網(wǎng)與傳統(tǒng)波分系統(tǒng)組網(wǎng)類似,其網(wǎng)絡(luò)都是由多段點(diǎn)對(duì)點(diǎn)系統(tǒng)組成。但對(duì)于傳統(tǒng)波分網(wǎng)絡(luò),長(zhǎng)途干線設(shè)備端口速率更高、傳輸距離更遠(yuǎn),而QKD商用設(shè)備受限于光量子特性和探測(cè)器發(fā)展水平,只能在百公里光纖跨段上實(shí)現(xiàn)10 kbit/s量級(jí)的密鑰成碼率(更長(zhǎng)光纖鏈路難以保證密鑰穩(wěn)定成碼),通過多臺(tái)QKD設(shè)備堆疊和波分復(fù)用技術(shù),也只能做到幾十kbit/s的密鑰成碼率。當(dāng)量子密鑰需求規(guī)模啟動(dòng)后,QKD長(zhǎng)途干線將可能首先出現(xiàn)量子密鑰能力的瓶頸,因?yàn)楹芏喟踩珮I(yè)務(wù)系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)的對(duì)稱密鑰需求是全國(guó)性或在部分重點(diǎn)城市之間的。

城域范圍內(nèi)的QKD組網(wǎng)也會(huì)遇到類似的問題。典型QKD設(shè)備量子光脈沖頻率為幾十MHz,高端QKD設(shè)備量子光脈沖頻率也僅GHz量級(jí),兩臺(tái)通過光纖連接的QKD設(shè)備正常工作時(shí)的密鑰成碼率為幾kbit/s到幾十kbit/s,且密鑰成碼率隨著光纖鏈路的距離和衰耗增加而下降。QKD網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃既要滿足典型業(yè)務(wù)區(qū)域相對(duì)集中以及集中區(qū)域之間相對(duì)分散的特點(diǎn),又要考慮量子密鑰成碼率與光纖鏈路距離之間負(fù)相關(guān)的特性。

在接入或城域等場(chǎng)景中,QKD設(shè)備可以通過光路端口和信號(hào)波長(zhǎng)等層面的交換,進(jìn)行點(diǎn)到多點(diǎn)或多點(diǎn)到多點(diǎn)的組網(wǎng),實(shí)現(xiàn)多用戶節(jié)點(diǎn)之間的密鑰生成。通過結(jié)合光路交換機(jī)、波分復(fù)用/解復(fù)用器、波長(zhǎng)選擇開關(guān)等設(shè)備或器件,可以實(shí)現(xiàn)QKD設(shè)備的時(shí)分復(fù)用和波分復(fù)用,以及與光通信網(wǎng)絡(luò)的融合組網(wǎng)[6]。但這些技術(shù)都會(huì)引入額外的損耗或干擾,其使用將受限于QKD點(diǎn)對(duì)點(diǎn)系統(tǒng)支持的光纖距離和密鑰成碼率。在QKD接入層用戶密鑰需求量不大的場(chǎng)景,引入相關(guān)技術(shù)可以提高QKD網(wǎng)絡(luò)覆蓋和QKD局端設(shè)備利用率,但在QKD網(wǎng)絡(luò)中密鑰成碼率要求高的線路段,則需要在組網(wǎng)靈活性和密鑰成碼率方面進(jìn)行權(quán)衡。

當(dāng)前,QKD網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃難以直接套用傳統(tǒng)通信網(wǎng)層次化的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),需要根據(jù)業(yè)務(wù)需求、物理位置、光纖資源、QKD設(shè)備能力等因素綜合具體考慮。解決QKD組網(wǎng)問題,首先是要提升QKD設(shè)備或點(diǎn)對(duì)點(diǎn)QKD系統(tǒng)的密鑰生成能力(包括傳輸距離和密鑰成碼率),在此基礎(chǔ)上才能通過光層調(diào)度來提升QKD組網(wǎng)的靈活性,并通過高中低端QKD設(shè)備的搭配,更好地滿足不同用戶的差異化密鑰需求和QKD網(wǎng)絡(luò)長(zhǎng)期演進(jìn)的要求。

3.4 QKD網(wǎng)絡(luò)能力提供

通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《量子密鑰分發(fā)(QKD)網(wǎng)絡(luò) 應(yīng)用接口》經(jīng)過數(shù)年多次上會(huì)討論,有望在2023年正式發(fā)布。當(dāng)前QKD網(wǎng)絡(luò)在對(duì)外密鑰能力提供方面,功能相對(duì)比較簡(jiǎn)單,對(duì)復(fù)雜應(yīng)用場(chǎng)景的適配有待提升。此外,隨著多地QKD城域網(wǎng)絡(luò)開始建設(shè)以及QKD設(shè)備商更加多元,跨域和多廠商QKD網(wǎng)絡(luò)互通問題也有待解決。特別是QKD干線網(wǎng)絡(luò)部署的高成本導(dǎo)致其在一定時(shí)期內(nèi)具有局部唯一性,跨域長(zhǎng)途量子密鑰分發(fā)的互通問題需要在商用QKD網(wǎng)絡(luò)規(guī)模部署前得到解決。解決QKD網(wǎng)絡(luò)能力提供的問題,需要QKD網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營(yíng)方和客戶從業(yè)務(wù)場(chǎng)景和應(yīng)用需求的角度出發(fā),借鑒傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)在能力開放方面的成熟經(jīng)驗(yàn)和模式,促進(jìn)設(shè)備商和系統(tǒng)集成商完善網(wǎng)絡(luò)能力提供和解決互通的問題,共同推動(dòng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化和實(shí)施方案的落地。

4 結(jié)束語

現(xiàn)有密碼系統(tǒng)在通信領(lǐng)域中的應(yīng)用整體占比偏少也是影響量子保密通信應(yīng)用的重要因素。量子保密通信不僅需要挖掘原有基于對(duì)稱密鑰的加密通信應(yīng)用場(chǎng)景,還需要共同探索和推動(dòng)密碼應(yīng)用與其他業(yè)務(wù)或通信系統(tǒng)的結(jié)合,并從中挖掘QKD技術(shù)的比較優(yōu)勢(shì)。

隨著《中華人民共和國(guó)密碼法》《關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施安全保護(hù)條例》等法律法規(guī)的出臺(tái),我國(guó)在國(guó)家層面也在積極推動(dòng)商用密碼在信息通信領(lǐng)域中的應(yīng)用和融合。中國(guó)通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)近期正在組織開展密碼應(yīng)用國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的研究和制定工作,推進(jìn)密碼應(yīng)用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化工作,并征集相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)建議。這需要量子保密通信產(chǎn)業(yè)鏈的各家單位積極參與,共同努力推動(dòng)量子保密通信應(yīng)用的商業(yè)化進(jìn)程。

當(dāng)前,量子保密通信的應(yīng)用和實(shí)踐已經(jīng)從試點(diǎn)和示范逐步走向小規(guī)模商用?；赒KD的量子保密通信包括量子密鑰在線分發(fā)模式和量子密鑰在線與離線結(jié)合分發(fā)模式。其中,量子密鑰在線與離線結(jié)合分發(fā)模式的應(yīng)用范圍不再局限于QKD網(wǎng)絡(luò)的覆蓋和能力,使得量子保密通信的應(yīng)用場(chǎng)景得到較大拓展。QKD網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模商用部署仍面臨不少問題需要解決,特別是在密鑰成碼率、設(shè)備成本、網(wǎng)絡(luò)能力提供等方面。量子保密通信的應(yīng)用離不開QKD的發(fā)展,同時(shí)也與傳統(tǒng)加密通信業(yè)務(wù)、系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展緊密相關(guān),需要產(chǎn)業(yè)鏈各單位在QKD關(guān)鍵器件、設(shè)備性能、網(wǎng)絡(luò)功能、應(yīng)用探索等方面共同努力。

審核編輯：湯梓紅