CN105681028A - 足球烯结构的多用户网络系统及其量子密钥分发方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出足球烯结构的多用户网络系统及其量子密钥分发方法，包括C60分子结构的自组织网络结构，所述自组织网络结构包括60个节点；任意相邻的节点之间可以直接通信，非相邻节点可以通过其他节点的信息转发实现通信；每个节点既可以作为通信的主机也作为路由器，所述自组织网络结构进行量子密钥通信时：首先通过所述节点进行路由信息的转发，确定从源节点到目的节点的最优路径；确定最优路径后，进行反向路由，确定最终路径；最后通过选择的最终路径，进行基于纠缠态的纠缠粒子对；所述节点为用户端。本发明增加了网络中的用户数；提高了路径寻找效率，节约网络资源；整体方案所用方法适用，所需器件较为成熟，有较高可实施性。

Description

足球烯结构的多用户网络系统及其量子密钥分发方法

技术领域

本发明涉及量子通信、自组织路由领域，具体涉及足球烯结构的多用户网络系统及其密钥分发方法。

背景技术

量子密码学是一门信息科学、量子力学和密码学结合的新兴交叉学科，是量子力学和信息科学在密码学中的应用，主要涉及量子物理学、信息科学和计算机科学等多种学科，具有潜在的应用价值和重大的科学意义。量子通信是指利用量子效应进行信息传递的一种新型通信方式，量子测不准定理和不可克隆定理等从原理上保证了量子密码的绝对安全性。

量子远程传态利用收发双方所共同拥有的纠缠量子对传送量子信息，因其非局域性、不可逆性和瞬时性，被广泛应用于量子通信网络中。基于量子远程传态和纠缠交换可以实现多节点远距离通信，为复杂结构无线量子通信网络的研究奠定了基础。

在量子通信技术中，点对点的两方量子密钥分发技术已经趋于成熟，但是其光子利用率和传输稳定性还需要进一步地加强，同时，随着世界信息化的发展，越来越多的复杂光纤网络被建立并投入运行。QKD未来面临的一个重要的实际问题是需要基于一对一的通信方式发展成一对N，N对一，甚至N对N的量子密钥分发网络，同时可进行量子网络和经典通信多网络的融合，以此来避免量子通信必须建立专用网络重大投入，满足快捷的多用户通信。

经典通信的移动自组织网络是一种分布式的无线网络系统，在组网过程中无需预设基础设施和中心管理结构，所有网络中的节点都具备路由能力。移动自组织网络已经有了接近四十年的发展历史，上世纪70年代，美国国防部高级计划研究局(DARRA)开展了无线电交换的研究，由于军事活动中移动变化的特点，传统基站通讯结构在临时性环境中不可行，在这种情况下移动自组织的概念被提出来，它通过提供无需预先布置固定基础设施的多条通信网络，能够有效地解决上述移动变化的问题。由于移动自组织网络的快捷与有效性，在很多领域都已广泛应用。

近年来移动自组织网络在量子通信中得到应用。量子通信网络将信息通过量子态编码传递，突破现有网络的物理极限，可以提供更快的信息处理速度和高安全性、高容量的传输，具有广阔的前景。多用户网络化的要求推动了量子通信和经典通信融合网络技术的发展，量子通信自组织网络便是其中的一种，其量子密钥分发的安全性和能够适应网络结构的变化的特点逐渐受到重视。

基于自组织技术的量子通信网络得到了研究和发展，研究了量子通信网络中的信道编码和网络容量问题进行了研究并设计相关协议，研究了基于纠缠关联的数据链路层量子通信协议，并在此基础设计了用于量子通信网络的选择重传量子同步通信协议，有效提高了量子通信网络数据链路层最大吞吐量和信道利用率。

上述研究为量子通信网络协议的设计分析奠定了基础，但大部分工作基于简单网络结构和寻址的有线量子通信网络，如点对点、星型网络结构等，对复杂结构的无线量子通信网络研究较少，因此有待开发一种使用方便，安全性高，能够实现N对N的结构化网络系统，并利用基于量子远程传态的量子密钥分发系统和方法。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种使用方便，安全性高，能够实现N对N的结构化网络系统，并利用基于量子远程传态的量子密钥分发原理建立足球烯结构的多用户网络系统及其量子密钥分发方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的技术方案是这样实现的：足球烯结构的多用户网络系统，包括C60分子结构的自组织网络结构，所述自组织网络结构包括60个节点；

其中，所述自组织网络结构中每个节点存在纠缠粒子对作为信息传递资源，可以进行纠缠粒子对的制备；

任意相邻的节点之间存在两条信道，分别为经典信道和量子信道；

任意相邻的节点之间可以直接通信，非相邻节点可以通过其他节点的信息转发实现通信；

每个节点既可以作为通信的主机也作为路由器，并且每个节点即可以做密钥信息的发送端又可以做密钥信息接收端，还可以作为密钥信息发送的中间通信端；

所述自组织网络结构进行量子密钥通信时：首先通过所述节点进行路由信息的转发，确定从源节点到目的节点的最优路径；确定最优路径后，进行反向路由，确定最终路径；最后通过选择的最终路径，进行基于纠缠态的量子远程传态；

所述节点表示自组织网络结构量子密钥通信的用户端。

优选地，确定从源节点到目的节点的最优路径过程包括：源节点播送路由请求消息，中间节点处理路由信息寻找路径；目的节点进行反向路由并确定最终路由路径三个过程；

优选地，每个节点维护一个路由表，所述路由表中包含目的节点地址，下一跳节点地址，路由度量值以及路由的有效时间。

优选地，所述源节点播送路由请求消息具体为：若源节点的路由表中不存在到目的节点的有效路由，当源节点需要量子信息传递时，那么从源节点广播一个路由请求消息。

优选地，当源节点广播路由请求消息后，中间节点收到该路由请求消息，并对其进行处理：

所述中间节点收到路由请求消息后，其对路由请求消息的处理过程为：更新路由请求消息中路由度量值；更新路由表以建立到源节点的反向路由；更新路由请求消息中上一跳的节点地址为当前节点地址，并将跳数值加1，广播该路由请求消息；

其中：所述路由请求消息路由度量值的更新方式为：将本节点与发送路由请求消息的节点间所拥有的纠缠粒子对数目为N_c；根据源节点地址和序列号检查是否收到过相同的路由请求消息，若收到过相同的路由请求消息或者N_c值为0，将丢弃本次收到的路由请求消息，以避免多次重复广播相同路由请求消息以及在不存在量子信道的节点间广播路由消息。

优选地，所述目的节点接收来自不同相邻节点的相同路由请求消息，并且统计收到的总的路由请求消息。

优选地，所述目的节点收到路由请求消息后，在一段时间内处理对所有收到的路由请求消息进行处理：所述目的节点对比各节点的路由度量值并选择路由度量值最大的路径作为通信路径；若多条路径路由度量相同且均为最大值，那么就选择所有路径中跳数最小的路径作为通信路径。

优选地，所述通信路径选择后，目的节点产生路由应答消息并以逐跳的方式沿所选择路径的反向路径传递至源节点；当所述路由应答消息处理结束后，源节点收到路由应答消息，在路由表中添加至目的节点路由信息，建立从源节点到目的节点的路由，完成最终路径确定，节点可以通过所选最终路径进行量子信息传递。

优选地，所述源节点为密钥信息的发送端，目的节点为密钥信息的接收端，中间节点为密钥信息发送的中间通信端。

足球烯结构的多用户网络量子密钥分发方法，包括上述的足球烯结构的多用户网络密钥分发系统，该方法包括以下步骤：

S1密钥分发：由源节点开始通过所选最终路径，向目的节点进行纠缠交换，路径中节点数为奇数则从路径上源节点和目的节点的相邻节点开始进行纠缠交换；路径中节点数为偶数则从源节点的相邻节点以及目的节点相邻节点的上一跳节点开始进行纠缠交换；通过经典信道的纠缠结果传输和与下一个节点的纠缠交换，对于奇数节点路径产生了从源节点到目的节点间的纠缠粒子对，对于偶数节点路径产生了源节点到目的节点上一跳节点间的纠缠粒子对；

S3.筛选密钥与密性放大：源节点和目的节点通过纠缠交换，拥有相互纠缠的粒子对，他们随机的选择一部分他们所拥有的纠缠粒子对，用不同的基进行测量，对测量得到的数据，再用贝尔不等式来判断这些纠缠粒子对有无被破坏，一旦破坏超过合力范围，表明窃听严重，从而舍弃通信；对未破坏的纠缠粒子对，用相同的基进行测量，得到笔记一直的数据，再经过纠错及密性放大，最终得到安全密钥；

S4.多用户实现N对N量子密钥分发：多个源节点和目的节点进行量子密钥分发时，首先通过广播路由信息，各自寻找最优路径，并避免路径重合，由于C60分子结构的自组织网络结构大大增加了可选路径数，在发生路径重合时，后来者可以及时更换路径，避免相互影响。

其中，所述源节点为密钥信息的发送端，目的节点为密钥信息的接收端。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1)、采用C60分子结构的自组织网络结构，极大地增加了网络中的用户数；采用按需路由协议，提高了路径寻找效率，节约网络资源；2)、采用纠缠交换，且任意终端可制备纠缠对,保证了量子信道的安全性；采用两端逼近的纠缠交换方法，节约了纠缠交换所需要的时间，提高了量子信息传输的速度；3)、采用经典信道和量子信道双信道传输信息，避免了信号的串扰，提高了量子密钥分发的效率；4)、多个用户源节点和目的节点对在足球烯网络结构中寻找适合信息传输的信道，避免了不同用户信息共纤传输的串扰，同时一旦发现线路被窃听，可以方便的切换另外一条线路，来保证量子通信的安全性；整体方案所用方法适用，所需器件较为成熟，有较高可实施性。

附图说明

图1是本发明足球烯结构的多用户网络系统的C60分子结构的自组织网络结构整体结构示意图；

图2是本发明足球烯结构的多用户网络系统的网络结构图；

图3是本发明足球烯结构的多用户网络系统的路由表信息表格图；

图4是本发明足球烯结构的多用户网络系统的源节点和目的节点通信路径的发现过程流程图；

图5是本发明足球烯结构的多用户网络系统中间节点处理路由信息的流程图；

图6是本发明足球烯结构的多用户网络系统中路由应答消息格式表格图；

图7是本发明足球烯结构的多用户网络量子密钥分发方法的量子密钥分发流程图。

具体实施方式

以下结合附图1-7对本发明的具体实施方式做进一步说明：

下面结合附图对本发明进行进一步地说明：

如图1-图7所示，足球烯结构的多用户网络系统，包括C60分子结构的自组织网络结构，因为C60分子由60个碳原子相互连接组成，包括60个顶点和32个面，其中12个为正五边形，20个为正六边形，因此自组织网络结构包括60个节点。

其中，所述自组织网络结构中每个节点存在纠缠粒子对作为信息传递资源，可以进行纠缠粒子对的制备；任意相邻的节点之间存在两条信道，分别为经典信道和量子信道；任意相邻的节点之间可以直接通信，非相邻节点可以通过其他节点的信息转发实现通信；每个节点既可以作为通信的主机也作为路由器，并且每个节点即可以做密钥信息的发送端又可以做密钥信息接收端，还可以作为密钥信息发送的中间通信端，当节点作为通信双方时，节点作为主机进行量子通信，当节点为通信路径上的节点时，节点作为路由器，传递所要通信的量子信息；上文所说的节点和下文提及的节点均表示自组织网络结构量子密钥通信的用户端，自组织网络结构所有节点地位平等，没有严格的中心控制节点。

所述自组织网络结构进行量子密钥通信包括：首先通过所述节点进行路由信息的转发，确定从源节点到目的节点的最优路径(又称基于按需路由的路由协议)；确定最优路径后，进行反向路由，确定最终路径；最后通过选择的最终路径，进行基于纠缠态的量子远程传态。

如图2所示，每两个节点之间均存在经典信道和量子信道，经典信道用来传递经典信息和路由信息，量子信道用来进行量子信息传递。

每个节点维护一个路由表，所述路由表中包含目的节点地址，下一跳节点地址，路由度量值以及路由的有效时间，具体路由表信息内容如图3所示。

图3中，路由度量用来度量该节点路由能力的一个量，在本方案中，用纠缠粒子对的数量作为路由度量，纠缠粒子对数越多，路由能力越好；跳数是指路由信息总共经过的节点数量；上一跳节点指的是该节点上一个节点。

确定从源节点到目的节点的最优路径(即基于按需路由的路由协议)包括源节点播送路由请求消息，中间节点处理路由信息寻找路径和目的节点进行反向路由(反向路由是指源节点向目的节点寻找路径的过程中，从源节点到目的节点方向的路由为正向路由，从目的节点向源节点方向的路由为反向路由)并确定最终路由路径三个过程。

第一阶段：

所述源节点播送路由请求消息，源节点广播一个路由请求消息。源节点产生路由请求消息，每产生一个新的路由请求消息，源节点的源节点序列号加1，该路由请求消息的上一跳节点地址设为源节点地址，将路由跳数的初始值和度量的初始值设为0。

设置路由表中的源节点序列号主要用于识别不同的路由请求消息，避免形成环路。

第二阶段：

所述源节点广播路由请求消息后，中间节点收到该路由请求消息，对其进行处理。

所述中间节点收到路由请求消息后，1)将本节点与发送路由请求消息的节点间所拥有的纠缠粒子对(纠缠粒子对指的是一对粒子，即使空间上不在一起，其中一个粒子的变化也会造成另外一个粒子的变化)数目为N_c；2)根据源节点地址和序列号检查是否收到过相同的路由请求消息，若收到过相同的路由请求消息或者N_c值为0，将丢弃本次收到的路由请求消息，以避免多次重复广播相同路由请求消息以及在不存在量子信道的节点间广播路由消息。

如图4所示，所述自组织量子通信网络系统中介节点处理路由请求消息的过程为：(1)更新路由请求消息中路由度量值；(2)更新路由表以建立到源节点的反向路由；(3)更新路由请求消息中上一跳的节点地址为当前节点地址，并将跳数值加1，广播该路由请求消息。

第三阶段：

所述量子通信网络系统路由过程中间节点处理并转发路由信息后，由于目的节点附近不止一个中间节点，那么目的节点将收到来自不同相邻节点的相同路由请求消息。从收到第一个路由请求消息后的一段时间内，目的节点将统计收到的路由请求消息。

如图5所示，所述目的节点收到路由请求消息后，在一段时间内处理对所有收到的路由请求消息进行处理。如果从源存在多条可选路径均能到达目的节点，那么目的节点对比路由度量值并选择路由度量值最大的路径作为通信路径。

进一步地，如果多条路径路由度量相同且均为最大值，那么就选择所有路径中跳数最小的路径作为通信路径。在最终确定通信路径后，根据所选择的路径更新路由表中到源节点路由。所述量子通信路径选择后，目的节点产生路由应答消息RouteReply(RREP)并以逐跳方式沿所选择路径的反向路径传递至源节点。

图6为路由应答消息格式，路由应答消息中路径节点数为所选路径包含的节点数目，路由度量和跳数的初始值为0，上一跳节点初始值为目的节点地址。路径中每个节点收到该路由应答消息后，将更新路由应答消息中的路由度量值，更新方法与发送路由请求消息时路由度量值更新方法相同，同时在路由表中根据所选路径建立到目的节点的路由信息，并将应答消息中上一跳节点值设为本节点地址，跳数值加1。

所述路由应答消息处理结束后，源节点收到路由应答消息，在路由表中添加至目的节点路由信息，建立从源节点到目的节点的路由，完成基于按需路由的路由协议后，节点可以通过所选最终路径进行基于量子纠缠态的量子密钥分发过程。

基于量子纠缠态的量子密钥分发过程为：经过所述基于按需路由的路由协议，建立源节点至目的节点的有效路径后，路径中各节点均作为路由器进行量子态转发。相邻两个节点之间通过纠缠交换(如A1和B1为一对纠缠粒子，B2和C1为一对纠缠粒子，B1和B2进行Bell基测量后A1和C1便产生了纠缠，此即为纠缠交换)实现量子态的传输。通过不断的进行纠缠交换，实现从源节点到目的节点的量子远程传态，达到建立量子信道的目的。

为减少量子远程传态所需要的时间，在所述量子纠缠交换过程中，本实施例采用两端逼近的方式在量子信道中传输量子态。具体将分为路径中节点数为奇数和路径中节点数为偶数两种情况进行不同的纠缠交换。

所述量子纠缠交换路径中节点数为奇数则从路径上源节点和目的节点的相邻节点开始进行纠缠交换。路径中节点数为偶数从源节点的相邻节点以及目的节点相邻节点的上一跳节点开始进行纠缠交换。

所述量子纠缠交换过程中，交换由两边向中间节点方向进行，测量结果由经典信道传送至下一节点，直至中间节点收到来自两方向的测量结果。在该节点进行纠缠交换并将测量结果所对应的新的纠缠粒子对的纠缠态，通过无线信道传送至源节点。

进一步地，通过所述两端逼近纠缠交换方法，对于奇数节点路径产生了从源节点到目的节点间的纠缠粒子对，对于偶数节点路径产生了源节点到目的节点上一跳节点间的纠缠粒子对。源节点收到该测量结果后，进行基于纠缠态的量子远程传态。

进一步地，所述纠缠交换过程结束后，对于路径节点数为奇数的情况，量子远程传态后目的节点得到携带信息的量子态，从而完成量子信息的传递。对于路径节点数为偶数的情况，量子远程传态后路径上目的节点的相邻节点获得携带信息的量子态，此后再通过一次量子远程传态，将量子信息传送到目的节点。

如图7所示，足球烯结构的多用户网络系统量子密钥分发方法，包括上述基于量子纠缠态的足球烯结构的多用户网络系统，其操作步骤如下：

S1.系统初始化：对所述源节点、中间节点和目的节点用户软硬件设施进行检查，设定工作电压和工作温度；

S2.系统噪声测试：在进行量子网络纠缠交换前，测试系统噪声水平；

S3.源节点和目的节点的确定，路由路径的发现：由所述源节点广播一个路由请求消息，中间节点收到路由请求消息后，进行路由表更新，经过中间节点的转发，目的节点收到不同邻居节点的路由请求消息，然后从中选择最优路径。路径选择后，建立从目的节点到源节点的反向路由，完成量子密钥分发的量子信道的建立；

S4.密钥分发：由源节点开始通过所选路径，向目的节点进行纠缠交换，路径中节点数为奇数则从路径上源节点和目的节点的相邻节点开始进行纠缠交换。路径中节点数为偶数则从源节点的相邻节点以及目的节点相邻节点的上一跳节点开始进行纠缠交换。通过经典信道的纠缠结果传输和与下一个节点的纠缠交换，对于奇数节点路径产生了从源节点到目的节点间的纠缠粒子对，对于偶数节点路径产生了源节点到目的节点上一跳节点间的纠缠粒子对；

S5.筛选密钥与密性放大：源节点和目的节点通过纠缠交换，拥有相互纠缠的粒子对，他们随机的选择一部分他们所拥有的纠缠粒子对，用不同的基进行测量，对测量得到的数据，再用贝尔不等式(贝尔不等式的数学表达式∣Pxz-Pzy∣≤1+Pxy，此不等式在量子物理中不成立，说明量子力学中的每一个预测不能被复制)来判断这些纠缠粒子对有无被破坏，一旦破坏超过合力范围，表明窃听严重，从而舍弃通信，对未破坏的纠缠粒子对，用相同的基进行测量，得到笔记一直的数据，再经过纠错及密性放大，最终得到安全密钥；

S6.多用户实现N对N量子密钥分发：多个源节点和目的节点进行量子密钥分发时，首先通过广播路由信息，各自寻找最优路径，并避免路径重合，由于足球烯结构大大增加了可选路径数，在发生路径重合时，后来者可以及时更换路径，避免相互影响。

上文中所提到的源节点均为密钥信息的发送端，目的节点均为密钥信息的接收端，中间节点为密钥信息发送的中间通信端。

与现有技术相比，本发明的有益效果有：

1)、采用C60分子结构的自组织网络结构，极大地增加了网络中的用户数；2)、采用按需路由协议，提高了路径寻找效率，节约网络资源；3)、采用纠缠交换，切实保证了量子信道的安全性；4)、采用经典信道和量子信道双信道传输信息，避免了信号的串扰，提高了量子密钥分发的效率；5)、采用两端逼近的纠缠交换方法，节约了纠缠交换所需要的时间，提高了量子信息传输的速度；6)、多个用户源节点和目的节点对在足球烯网络结构中寻找适合信息传输的信道，避免了不同用户信息共纤传输的串扰，同时一旦发现线路被窃听，可以方便的切换另外一条线路，来保证量子通信的安全性；7)、整体方案所用方法适用，所需器件较为成熟，有较高可实施性。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (10)

1.足球烯结构的多用户网络系统，其特征在于，包括C60分子结构的自组织网络结构，所述自组织网络结构包括60个节点；

其中，所述自组织网络结构中每个节点存在纠缠粒子对作为信息传递资源，可以进行纠缠粒子对的制备；

任意相邻的节点之间存在两条信道，分别为经典信道和量子信道；

任意相邻的节点之间可以直接通信，非相邻节点可以通过其他节点的信息转发实现通信；

每个节点既可以作为通信的主机也作为路由器，并且每个节点即可以做密钥信息的发送端又可以做密钥信息接收端，还可以作为密钥信息发送的中间通信端；

所述自组织网络结构进行量子密钥通信时：首先通过所述节点进行路由信息的转发，确定从源节点到目的节点的最优路径；确定最优路径后，进行反向路由，确定最终路径；最后通过选择的最终路径，进行基于纠缠态的量子远程传态；

所述节点表示自组织网络结构量子密钥通信的用户端。

2.如权利要求1所述的足球烯结构的多用户网络系统，其特征在于，确定从源节点到目的节点的最优路径过程包括：源节点播送路由请求消息；中间节点处理路由信息寻找路径；目的节点进行反向路由并确定最终路由路径三个过程。

3.如权利要求2所述的足球烯结构的多用户网络系统，其特征在于，每个节点维护一个路由表，所述路由表中包含目的节点地址，下一跳节点地址，路由度量值以及路由的有效时间。

4.如权利要求3所述的足球烯结构的多用户网络系统，其特征在于，所述源节点播送路由请求消息具体为：若源节点的路由表中不存在到目的节点的有效路由，当源节点需要量子信息传递时，则从源节点广播一个路由请求消息。

5.如权利要求4所述的足球烯结构的多用户网络系统，其特征在于，当源节点广播路由请求消息后，中间节点收到该路由请求消息，并对其进行处理：

所述中间节点收到路由请求消息后，其对路由请求消息的处理过程为：更新路由请求消息中路由度量值；更新路由表以建立到源节点的反向路由；更新路由请求消息中上一跳的节点地址为当前节点地址，并将跳数值加1，广播该路由请求消息；

其中：所述路由请求消息路由度量值的更新方式为：将本节点与发送路由请求消息的节点间所拥有的纠缠粒子对数目为；根据源节点地址和序列号检查是否收到过相同的路由请求消息，若收到过相同的路由请求消息或者N_c值为0，将丢弃本次收到的路由请求消息，以避免多次重复广播相同路由请求消息以及在不存在量子信道的节点间广播路由消息。

6.如权利要求5所述的足球烯结构的多用户网络系统，其特征在于，所述目的节点接收来自不同相邻节点的相同路由请求消息，并且统计收到的总的路由请求消息。

7.如权利要求2所述的足球烯结构的多用户网络系统，其特征在于，所述目的节点收到路由请求消息后，在一段时间内处理对所有收到的路由请求消息进行处理：所述目的节点对比各节点的路由度量值并选择路由度量值最大的路径作为通信路径；若多条路径路由度量相同且均为最大值，那么就选择所有路径中跳数最小的路径作为通信路径。

8.如权利要求7所述的足球烯结构的多用户网络系统，其特征在于，所述通信路径选择后，目的节点产生路由应答消息并以逐跳的方式沿所选择路径的反向路径传递至源节点；当所述路由应答消息处理结束后，源节点收到路由应答消息，在路由表中添加至目的节点路由信息，建立从源节点到目的节点的路由，完成最终路径确定，节点可以通过所选最终路径进行量子信息传递。

9.如权利要求1、2、6或8任一所述的足球烯结构的多用户网络系统，其特征在于，所述源节点为密钥信息的发送端，目的节点为密钥信息的接收端，中间节点为密钥信息发送的中间通信端。

10.足球烯结构的多用户网络量子密钥分发方法，其特征在于，包括权利要求1-9任意所述的足球烯结构的多用户网络密钥分发系统，该方法包括以下步骤：

S1密钥分发：由源节点开始通过所选最终路径，向目的节点进行纠缠交换，路径中节点数为奇数则从路径上源节点和目的节点的相邻节点开始进行纠缠交换；路径中节点数为偶数则从源节点的相邻节点以及目的节点相邻节点的上一跳节点开始进行纠缠交换；通过经典信道的纠缠结果传输和与下一个节点的纠缠交换，对于奇数节点路径产生了从源节点到目的节点间的纠缠粒子对，对于偶数节点路径产生了源节点到目的节点上一跳节点间的纠缠粒子对；

S3.筛选密钥与密性放大：源节点和目的节点通过纠缠交换，拥有相互纠缠的粒子对，他们随机的选择一部分他们所拥有的纠缠粒子对，用不同的基进行测量，对测量得到的数据，再用贝尔不等式来判断这些纠缠粒子对有无被破坏，一旦破坏超过合力范围，表明窃听严重，从而舍弃通信；对未破坏的纠缠粒子对，用相同的基进行测量，得到笔记一直的数据，再经过纠错及密性放大，最终得到安全密钥；

S4.多用户实现N对N量子密钥分发：多个源节点和目的节点进行量子密钥分发时，首先通过广播路由信息，各自寻找最优路径，并避免路径重合，在发生路径重合时，后来者可以及时更换路径，避免相互影响。

其中，所述源节点为密钥信息的发送端，目的节点为密钥信息的接收端。