吉林大学学报(工学版) ›› 2022, Vol. 52 ›› Issue (12): 2964-2970.doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20211001

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基于桶重计算的量子密钥分发网络路由选择方法

毕琳1,2(),方硕1,2,底晓强2,3   

  1. 1.长春理工大学 计算机科学技术学院,长春 130012
    2.长春理工大学 吉林省网络与信息安全重点实验室,长春 130012
    3.长春理工大学 信息化中心,长春 130012
  • 收稿日期:2021-10-03 出版日期:2022-12-01 发布日期:2022-12-08
  • 作者简介:毕琳(1984-),女,讲师,博士. 研究方向:网络信息安全.E-mail:bilin7080@163.com
  • 基金资助:
    吉林省教育厅科学技术研究项目(JJKH20210841KJ)

Routing method for quantum key distribution networks based on bucket weight computation

Lin BI1,2(),Shuo FANG1,2,Xiao-qiang DI2,3   

  1. 1.School of Computer Science and Technology,Changchun University of Science and Technology,Changchun 130012,China
    2.Jilin Province Key Laboratory of Network and Information Security,Changchun University of Science and Technology,Changchun 130012,China
    3.Information Center,Changchun University of Science and Technology,Changchun 130012,China
  • Received:2021-10-03 Online:2022-12-01 Published:2022-12-08

摘要:

在构建大规模量子密钥分发网络的过程中,为了提高在可信中继模式下密钥中继成功率、减少链路密钥消耗以及平衡网络负载,提出了一种基于桶重计算的量子密钥分发网络路由选择算法,并构建了基于软件定义网络SDN的网络架构模型。在网络源节点到目的节点所经过的所有路径中,根据计算Bucket权重即桶重作为路径优先级,控制器通过优先级选择最优路径;最后,对提出的路由选择方法进行仿真实验,验证了算法的合理性和可行性。

关键词: 量子密钥分发, 路由选择, 软件定义网络, 桶重计算

Abstract:

In the process of building a large-scale quantum key distribution network, a routing algorithm based on bucket weight calculation for quantum key distribution network is proposed to improve the success rate of key relaying in trusted relay mode, reduce the link key consumption and balance the network load, and a network architecture model based on software-defined network SDN is constructed. Among all the paths from the source node to the destination node, the controller selects the optimal path by calculating the Bucket weight, that is the bucket weight as the path priority. The simulation results show that the proposed routing method is reasonable and feasible.

Key words: quantum key distribution, routing algorithms, software defined network, bucket weight computation

中图分类号: 

  • TP393

图1

QKDN网络架构模型"

图2

桶重示意图"

图3

三种路由协议传输速率对比图"

图4

网络拓扑图"

表1

S1~S9的所有路径"

路径NodeXsdPCWi
S1 S5 S9328
S1 S5 S6 S7 S9546
S1 S5 S6 S3 S4 S8 S7 S9874
S1 S5 S6 S2 S3 S4 S8 S7 S9983
S1 S2 S6 S7 S9546
S1 S2 S6 S5 S9546
S1 S2 S6 S3 S4 S8 S7 S9874
S1 S2 S3 S6 S7 S9655
S1 S2 S3 S6 S5 S9655
S1 S2 S3 S4 S8 S7 S9765
S1 S2 S3 S4 S8 S7 S6 S5 S9983

图5

h1与h7通信RTT图"

图6

最大路径数量Max_Path中数据包传输速率对比图"

图7

最大路径数量Max_Path中延迟对比图"

表2

AODV协议数据包送达率及量子比传递率"

参数数值参数数值
发送比特量/qbits834 048发送数据包量/qbits1629
接收比特量/qbits833 536接收数据包量/qbits1628
量子比特传递率/%99.93数据包送达率/%99.93

图8

量子密钥池中密钥量变化图"

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