量子通信网络及其协议研究与实现

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1、摘要自Bennett和Brassard于1984年提出第一个量子密钥分发协议(BB84)协议以来，由于量子密码的无条件安全性，越来越多的人投入到量子通信研究这个领域中来。目前，量子通信的研究重点在提高通信距离、研究更安全可靠的密钥分发协等点对点的量子通信上，量子通信网络的研究才刚刚起步。而要使量子通信走向实用，必须要迸一步研究量子通信网络的体系结构与通信协议，必须要研究多址和交换技术。论文在分析目前量子通信网络技术的基础上，将自动交换光网络(ASoN)核心思想引入到量子通信网络中来，提出了一个传输面与控制面相分离的三层量子通信网络(QCN，Quantu

2、mCommunicationNetwork)模型，接着对基于该模型的量子通信网络的多址与交换技术进行研究，并提出了基于该模型的量子交换机方案，对交换机控制部分的呼叫与连接协议进行了研究。论文提出了一种将波分复用与电控光路交换结合在一起的多址与交换方案，并设计了量子交换机与用户进行呼叫与连接的流程，设计出在此过程中量子交换机与用户间传输控制信息的控制信令j然后在Linux系统下使用网络编程语言实现了呼叫与连接过程，然后对呼叫和连接协议性能进行了测试。论文最后，针对现有方案的不足，对后续的研究工作提出了一些意见与建议。论文对量子通信网络多址与交换技术以及通

3、信协议的研究对构建真正的量子通信网络很有意义。关键词：量子通信网络量子交换机多址与交换技术信令呼叫与连接协议LinuxAbstractSinceBennettandBrassardunitedtobringforwardthefirstquantumkeydistributionBB84protocolin1984，becauseoftheunconditionalsecurityofthequantumcryptogram，moreandmorepeopledivedthemselvesintothefieldofquantumcommunicati

4、on．Atpresenttheresearchofquantumcommunicationarefocusedonpointtopointquantumcommunication，suchaslongercommunicationdistance，moreperfectquantumkeydistributionprotocol，andthestudyofquantumcommumcationnetworkjustbegin．Inordertoputthequantumcommunicationintoapplication，wemustpaymore

5、attentionontheresearchandimplementofquantummultipleaccessandswitchandontheresearchofthequantumcommunicationnetwork’Sarchitectureandcommunicationprotoc01．First，thispaperanalyzedthepresenttechnologyofthequantumcommunicationnetwork，thenproposedaQCNmodelbyintroducingtheideaoftheASON

6、intoquantumcommunicationnetwork，theQCNmodelinwmchthetransportlayerandthecontrollayeraredetachablehasthreelayers．Thepaperresearchedthemultipleaccessesandswitchofthequantumcommunicationnetwork,andthenproposedaschemeofquantumswitchwhichisbasedontheQCNmodel，thepaperalsoresearchedcal

7、landconnectprotocolofthecontrollayerofquantumswitch．AquantummultipleaccessandswitchschemewhichcombinedWDMandopticalswitchtogetherwasraisedinthispaper,thenthepaperdesignedthesignalingwhichisusedtotransportthecontrolinformationbetweenquantumswitch，andthen，thepaperbroughtupthedesig

8、nmentofthecallandconnectprotocol，andimplemented