CN109194468A - 中继节点的部署方法、装置与设备、计算机可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种中继节点的部署方法、装置与设备、计算机可读存储介质。该方法包括：获取源节点与宿节点之间的全部量子密钥分发QKD路径以及目标需求，所述目标需求为所述源节点与所述宿节点之间所请求的量子密钥生成速率，然后，根据各所述QKD路径的需求特征与成本特征、所述目标需求，确定QKD部署路径；其中，所述需求特征包括：光纤上能够产生的量子密钥生成速率和/或光纤类型；所述成本特征包括：光放大器的数目、光纤承载的数据量与路径长度中的至少一种，从而，在所述QKD部署路径上部署中继节点。本发明的方法，能够在一定程度上解决现有光纤QKD网络中为满足QKD节点间的量子密钥生成速率需求而部署中继节点的成本较高的问题。

Description

中继节点的部署方法、装置与设备、计算机可读存储介质

技术领域

本发明涉及通信技术，尤其涉及一种中继节点的部署方法、装置与设备、计算机可读存储介质。

背景技术

量子密钥分发(Quantum Key Distribution，QKD)技术是一种可以基于量子力学原理为通信双方实现“无条件安全”的对称密钥分发技术。其中，光纤QKD技术已经应用于一部分对安全通信要求较高的金融、政务和军事专网中。

现有技术中，中继节点一般在现有光网络的基础上进行部署，并且，一般是由作业人员根据业务需求主观选择中继节点的部署位置，其主要手段是采用堆叠的方式在中继节点中布置多个QKD发送端和多个QKD接收端来满足QKD节点间的量子密钥生成速率需求。

现有的光纤QKD网络部署中为满足QKD节点之间的量子密钥生成速率，并未考虑现有光网络上光纤、光放大器等物理组件对中继节点部署的影响，存在为满足QKD节点间的量子密钥生成速率需求而部署中继节点的成本较高的问题。

发明内容

本发明提供一种中继节点的部署方法、装置与设备、计算机可读存储介质，能够在一定程度上解决现有光纤QKD网络中为满足QKD节点间的量子密钥生成速率需求而部署中继节点的成本较高的问题。

第一方面，本发明提供一种中继节点的部署方法，包括：

获取源节点与宿节点之间的全部量子密钥分发QKD路径以及目标需求，所述目标需求为所述源节点与所述宿节点之间所请求的量子密钥生成速率；

根据各所述QKD路径的需求特征与成本特征、所述目标需求，确定QKD部署路径；其中，所述需求特征包括：光纤上能够产生的量子密钥生成速率和/或光纤类型；所述成本特征包括：光放大器的数目、光纤承载的数据量与路径长度中的至少一种；

在所述QKD部署路径上部署中继节点。

第二方面，本发明提供一种中继节点的部署装置，包括：

获取模块，用于获取源节点与宿节点之间的全部量子密钥分发QKD路径以及目标需求，所述目标需求为所述源节点与所述宿节点之间所请求的量子密钥生成速率；

确定模块，用于根据各所述QKD路径的需求特征与成本特征、所述目标需求，确定QKD部署路径；其中，所述需求特征包括：光纤上能够产生的量子密钥生成速率和/或光纤类型；所述成本特征包括：光放大器的数目、光纤承载的数据量与路径长度中的至少一种；

部署模块，用于在所述QKD部署路径上部署中继节点。

第三方面，本发明提供一种中继节点的部署设备，包括：

存储器；

处理器；以及

计算机程序；

其中，所述计算机程序存储在所述存储器中，并被配置为由所述处理器执行以实现如第一方面任一项所述的方法。

第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，

所述计算机程序被处理器执行以实现如第一方面任一项所述的方法。

本发明提供的中继节点的部署方法中，基于光纤QKD网络中各QKD路径的需求特征与成本特征出发，综合考虑现有光网中各物理器件对部署QKD路径所产生的影响，自动在源节点与宿节点之间的多条QKD路径中确定出QKD部署路径，并完成中继节点的部署，相较于现有光纤QKD网络中为满足QKD节点间的量子密钥生成速率需求而部署中继节点的成本较高的现状，本发明所提供的技术方案能够在确定满足QKD节点之间量子密钥生成速率需求的基础上，尽可能的选择成本较低的QKD路径以作为QKD部署路径，从而，能够在一定程度上解决现有光纤QKD网络中为满足QKD节点间的量子密钥生成速率需求而部署中继节点的成本较高的问题，并且，能够在一定程度上降低作业人员的人力资源成本。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1为本发明提供的一种光纤QKD网络的架构示意图；

图2为本发明提供的一种中继节点的示意图；

图3为本发明提供的一种基于QKD的光网络体系架构示意图；

图4为本发明提供的一种中继节点的部署方法的流程示意图；

图5为本发明提供的另一种中继节点的部署方法的流程示意图；

图6为本发明提供的另一种中继节点的部署方法的流程示意图；

图7为本发明提供的另一基于QKD的光网络体系架构示意图；

图8为本发明提供的一种中继节点的部署装置的功能方块图；

图9为本发明提供的另一种中继节点的部署装置的功能方块图；

图10为本发明提供的一种中继节点的部署设备的实体结构示意图。

通过上述附图，已示出本公开明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本公开构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本公开的概念。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

首先对本发明所涉及的名词进行解释：

源(Source)节点，是指业务传输的起点；

宿(Destination)节点，是指业务传输的终点；

目标需求，是指源节点与宿节点之间所请求的量子密钥生成速率；

需求特征，是指与目标需求相关的特征；

成本特征，是指与部署成本相关且会影响部署成本的特征；

暗光纤，是指在现有光网络中未被数据信道或其他信道所占用的光纤，此类光纤上能够产生的量子密钥生成速率较高；

明光纤，是指在现有光网络中已被数据信道或其他信道占用的光纤，由于明光纤上已经承载有其他业务，因此，明光纤上能够产生的量子密钥生成速率低于暗光纤上能够产生的量子密钥生成速率；

低损耗光纤，为明光纤中的一种损耗较低的光纤，低损耗光纤上能够产生的量子密钥生成速率介于暗光纤与其他明光纤之间。

本发明具体的应用场景可以参考图1～图3。

其中，在如图1所示的光纤QKD网络的架构示意图中，光纤QKD网络包括多个QKD节点，每个QKD节点对应于具有安全通信需求的用户端节点，而QKD链路为光纤，多根光纤或者单根光纤中的多个波长可以分别用作QKD所需的量子信道与协商信道。由于量子态的不可克隆特性导致量子信号不能被放大，因此，需要借助中继节点来实现QKD节点间长距离的QKD。例如，在图1所示的光纤QKD网络中，中继节点B用于实现QKD节点B与QKD节点F之间的QKD。此外，在光纤QKD网络中，直接相连的两个QKD节点(如：QKD节点A与QKD节点B)或者直接相连的QKD节点与中继节点(如：QKD节点B与中继节点B)之间，均可以通过量子信道承载量子光信号和同步光信号，并通过协商信道进行基矢比对、误码校验等信息协商来完成点对点的QKD。

中继节点主要用于延长两个QKD节点之间密钥分发的距离，具体的，图2示出了用于实现QKD节点E与QKD节点F之间的中继节点A的示意图。点对点的QKD过程在直接相连的QKD发送端与QKD接收端之间完成，每个QKD节点都可以包括多个QKD发送端与多个QKD接收端，QKD发送端与QKD接收端之间利用光纤中的波长通道相连作为QKD所需的量子信道与协商信道，其中，一个量子信道或者一个协商信道均会占据一个波长通道。例如，QKD节点E的QKD发送端1和与之相连的中继节点A的QKD接收端1之间可以协商出密钥对序列X，中继节点A的QKD发送端1和与之相连的QKD节点F的QKD接收端1之间可以协商出密钥对序列Y，其中，密钥对序列X与密钥对序列Y的长度相同。此外，由于单对相连的QKD发送端与QKD接收端之间的量子密钥生成速率较低，可以通过堆叠式部署多对相连的QKD发送端和QKD接收端来满足长距离QKD节点间的量子密钥生成速率需求。例如，图2中的中继节点A中部署了n个QKD发送端与n个接收端，来满足QKD节点E与QKD节点F之间的量子密钥生成速率需求。

图3示出了基于现有光网络部署QKD系统的光网络体系架构图。该光网络体系中包括光层与QKD层，其中，光层即为现有的光网络架构层，本发明对光层架构无特殊限定。在光层中，多个光交叉连接器之间通过部署光放大器延长经典光信号的传输距离；在QKD层中，多个QKD节点之间通过部署中继节点实现长距离的QKD。

也就是，QKD层则是在现有的光层基础上部署的。其中，QKD层的QKD节点与光层的光交叉连接器一一对应设置，也即，二者一一对应地设置于相同的地理位置(图3中表示为虚线)，例如，QKD节点A与光交叉连接器A’之间设置的地理位置相同。同样的，QKD层的中继节点1与光层的光放大器1’也一一对应设置，不再赘述。并且，光层中光交叉连接器之间(如光交叉连接器A’与光交叉连接器B’之间)、光交叉连接器与光放大器之间(如光交叉连接器B’与光放大器1’之间)，均通过数据信道连接(图3中表示为单线)；QKD层中的QKD节点之间(如QKD节点A与QKD节点B之间)、QKD节点与中继节点之间(如QKD节点B与中继节点1之间)，均通过量子信道与协商信道链接(图3中表示为一实一虚的双横线，其中，虚线表示量子信道，实线表示协商信道)。

在这种架构下，部署光纤QKD网络中的中继节点需要考虑现有光网络的物理器件对中继节点部署的影响，否则，如现有技术中采用作业人员主观部署中继节点的方式，由于并未客观考虑现有光网络对部署过程中的物理约束，可能会导致较大程度的成本浪费。

本发明提供的中继节点的部署方法，旨在解决现有技术的如上技术问题。基于此，本发明提供如下解决思路：基于在现有的光网络上部署中继节点的需求，考虑到在不同的光纤类型、光纤承载的数据量、路径长度、路径上光放大器的数目以及光纤上能够产生的量子密钥生成速率等现有光网络的物理特征都会对部署成本与路径上能够产生的量子密钥生成速率等方面产生影响，因此，本发明综合考虑这些部署特征，自动确定出一条QKD部署路径。

下面以具体地实施例对本发明的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本发明的实施例进行描述。

实施例一

本发明实施例提供了一种中继节点的部署方法，请参考图4，该方法包括如下步骤：

S402，获取源节点与宿节点之间的全部量子密钥分发路径以及目标需求。

其中，目标需求为源节点与宿节点之间所请求的量子密钥生成速率。这是考虑到，最终部署完成的QKD部署路径一定需要满足源节点与宿节点之间的密钥生成速率，才能够满足二者之间的QKD。

S404，根据各QKD路径的需求特征与成本特征、目标需求，确定QKD部署路径。

一方面，本发明实施例所涉及的需求特征可以包括但不限于：光纤上能够产生的量子密钥生成速率和/或光纤类型。

其中，本发明实施例所涉及的光纤类型可以包括但不限于：暗光纤、低损耗光纤与其他明光纤。由于不同类型的光纤能够产生的量子密钥生成速率不同，因此，基于光纤类型可以实现对目标需求是否满足的判断。

另一方面，本发明实施例所涉及的成本特征可以包括但不限于：光放大器的数目、光纤承载的数据量与路径长度中的至少一种。

其中，在光纤QKD网络的两层式架构中，光层的光放大器与QKD层的中继节点一一对应设置，二者所设置的地理位置与数目均相同，因此，光放大器的数目影响需要部署的中继节点的数目，从而，对部署成本产生影响。光放大器的数目越少，则部署成本越小。

在光纤QKD网络中，中继节点可以堆叠式设置多个接收端与多个发送端，而设置接收端与发送端的数目与目标需求以及承载的数据量有关，因此，承载的数据量与也会对部署成本产生影响。承载的数据量越小，则部署成本越小。

路径长度即需要部署的QKD路径的长度，因此，路径长度越小，部署成本越小。

S406，在QKD部署路径上部署中继节点。

以下，对图4所示各步骤的实现方式分别进行说明。当QKD节点A向QKD节点D进行点对点的QKD时，QKD节点A作为源节点，QKD节点D作为宿节点。当源节点与宿节点确定后，二者之间所请求的量子密钥生成速率也就能够确定，也即，目标需求确定。

此时，执行S402步骤时，还需要确定在整个光纤QKD网络中QKD节点A向QKD节点D传输数据的全部QKD路径。此时，可以将QKD节点A为起点且以QKD节点D为终点作为约束条件，遍历当前光纤QKD网络中的所有QKD路径的方式来实现。

基于S402所确定的全部QKD路径与目标需求，在执行S406时，只需要根据需求特征与目标需求之间的比对、成本特征两个方面来确定QKD部署路径。

为了便于理解，本发明实施例给出如下两种实现方式：

第一种实现方式，判断各QKD路径的需求特征是否满足目标需求；然后，将满足目标需求的QKD路径作为第一候选QKD路径，并将具备最小成本特征的一条第一候选QKD路径确定为QKD部署路径。

这种实现方式主要是考虑到需要最终确定的QKD部署路径需要满足源节点与宿节点之间的目标需求，因此，先通过目标需求与需求特征在QKD路径中进行初步筛选，并在满足目标需求后，尽可能选择成本特征更小的QKD部署路径，这能够在一定程度上降低后续步骤的数据处理量，有助于提高处理效率。

那么，一方面，当需求类型为光纤类型时，判断各QKD路径的需求特征是否满足目标需求的方式可以包括如下步骤：

判断各QKD路径上是否设置有暗光纤。

需要说明的是，此步骤执行时需要排除用作光层保护的光纤，在其余光纤中判断是否设置有暗光纤。此时，包括如下处理方式：

当QKD路径上设置有暗光纤时，确定该QKD路径的需求特征满足目标需求。

或者，

当各QKD路径上均未设置暗光纤时，判断各QKD路径上是否设置有低损耗光纤；从而，当QKD路径上设置有低损耗光纤时，确定QKD路径的需求特征满足目标需求。

可以理解，当各QKD路径上均未设置暗光纤，且均未设置低损耗光纤时，考虑到其他明光纤已被数据信道或其他信道占用，因此，可以针对其他明光纤上能够产生的量子密钥生成速率与目标需求进行比较，以进一步确定是否满足目标需求。或者，也可以有其他处理方式，例如，也可以跳过针对需求特征的筛选，直接进入根据成本特征确定QKD部署路径的步骤。

那么，另一方面，当需求类型为光纤上能够产生的量子密钥生成速率时，判断各QKD路径的需求特征是否满足目标需求的方式可以包括如下步骤：

将各QKD路径所在光纤上能够产生的量子密钥生成速率分别与目标需求进行比较；

当QKD路径所在光纤上能够产生的量子密钥生成速率大于或者等于目标需求时，确定QKD路径的需求特征满足目标需求。

反之，当QKD路径所在光纤上能够产生的量子密钥生成速率小于目标需求时，则说明该QKD路径无法满足目标需求，不能承担源节点与宿节点之间的QKD需求，则可以放弃该QKD路径，并不再执行后续流程。

此时，还存在一种特殊情况，即全部的QKD路径均不能满足目标需求，此时，则可以有多种处理方式：方式a，当前情况不能满足在现有光网络中进行点对点QKD的需求，则输出提示信息，并根据用户基于该提示信息作出的指示执行后续操作，其中，指示可以包括：仍坚持在现有光网络中部署QKD，或者，放弃在现有光网络中部署QKD。方式b，按照预设的方式执行；例如，预设的方式为继续在现有光网络中部署QKD，则继续执行后续基于成本特征确定QKD部署路径的步骤。

基于上述两方面的筛选判断，可以在源节点与宿节点之间的全部QKD路径中筛选出满足目标需求的第一候选QKD路径，在此基础上，再根据一个或多个成本特征进行进一步筛选，最终得到一条QKD部署路径。

可以理解，第一候选QKD路径的数目可以为一个或多个。

本发明实施例中，成本特征可以包括但不限于：光放大器的数目、光纤承载的数据量与路径长度中的至少一种，在执行根据成本特征确定QKD部署路径时，可以按照如下步骤实现：

将各第一候选QKD路径的成本特征进行比较；

将成本特征对应的成本最少的一条第一候选QKD路径确定为QKD部署路径。

举例说明，在一个可行的实现场景中，可以将各第一候选QKD路径对应的光放大器的数目进行比较。

此时，若仅有一条第一候选QKD路径中光放大器数目最少，则将该第一候选QKD路径确定为QKD部署路径；或者，若存在多条第一候选QKD路径中光放大器的数目相等且最少，则将这几条第一候选QKD路径所在光纤承载的数据量进行比较。

那么，在这几条第一候选QKD路径中，若仅有一条第一候选QKD路径所在光纤承载的数据量最少，则将该第一候选QKD路径确定为QKD部署路径；或者，若存在多条第一候选QKD路径所在光纤承载的数据量最少，则将光纤承载的数据量最少的多条第一候选QKD路径的路径长度进行比较，并将路径长度最短的一条第一候选QKD路径确定为QKD部署路径。

可以理解，在依据各成本特征进行QKD路径筛选时执行的次序上，本发明实施例无特别限定，上述实现场景的实现方式仅用以说明本申请，并不用以限定本方案。

第二种实现方式，比较各QKD路径的成本特征，得到第二候选QKD路径；然后，在第二候选QKD路径中，将需求特征满足目标需求的一条第二候选QKD路径确定为QKD部署路径。

这种实现方式优先考虑了成本特征对部署成本的影响，更符合实际场景。

在这种实现方式中，存在两种情况：在一种情况下，基于成本特征对QKD路径的筛选，以及，经过需求特征与目标需求对第二候选QKD路径的筛选，能够找到满足目标需求的一条第二候选QKD路径，此时，就将该第二候选QKD路径作为QKD部署路径；另一种情况，基于成本特征对QKD路径的筛选后，经过需求特征与目标需求对第二候选QKD路径的筛选，无法得到满足目标需求的第二候选QKD路径时，则回到通过成本特征对QKD路径的筛选步骤，并在重新执行该步骤时，扩大筛选范围，以便于在基于目标需求与需求特征进行筛选时，能够找到满足目标需求的一条第二候选QKD路径为止。

该实现方式与第一种实现方式的执行次序不同，其具体实现方式与第一种实现方式的实现方式相同，在此不再赘述。

需要说明的是，基于需求特征的类型可以包括至少光纤上能够产生的量子密钥生成速率与光纤类型两种，且成本特征至少包括光放大器的数目、光纤承载的数据量与路径长度中的至少一种，因此，在执行该步骤时，可以有多种实现流程上的组合方式。

例如，先针对需求特征在各QKD路径中进行筛选，再基于成本特征最终确定QKD部署路径；或者，又例如，先针对成本特征在各QKD路径中进行筛选，再基于需求特征最终确定QKD部署路径；或者，可以以任意自定义或预设的次序，混合各需求特征与各成本特征来逐步筛选并最终确定QKD部署路径。

为了便于理解，本发明实施例给出一种可行的实现方式，请参考图5，确定QKD部署路径的方式可以包括如下步骤：

S4041，比较每条QKD路径对应的光层路径上光放大器的数目。

S4042，选择光放大器数目最少的光层路径对应的QKD路径，得到可选QKD路径。

S4043，获取每条可选QKD路径的光纤类型。

S4044，针对每条可选QKD路径，判断该可选QKD路径上是否设置有暗光纤；若是，执行S4047；若否，执行S4045。

S4045，针对每条可选QKD路径，判断该可选QKD路径上是否设置有低损耗光纤；若是，执行S4047；若否，执行S4046。

S4046，获取各可选QKD路径中光纤承载的数据量最少的QKD路径。

S4067，将各可选QKD路径中路径长度最短的一条可选QKD路径确定为QKD部署路径。

通过如上步骤，即可自动完成QKD部署路径的确定，基于此，执行S408的方式可以参考图6，该步骤包括：

S4061，根据QKD部署路径对应的光层路径设置的光放大器的位置和数目，在QKD部署路径上的QKD层部署中继节点。

此时，可以参考图3，光层路径中的光放大器与QKD层中的中继节点一一对应，其中，每组相对应的光放大器与中继节点位于同一地理位置。

S4062，根据QKD部署路径所在光纤上能够产生的量子密钥生成速率、目标需求，计算QKD发送端的数目与QKD接收端的数目。

具体的，QKD部署路径所在光纤上能够产生的量子密钥生成速率k、目标需求f以及QKD发送端的数目N(QKD接收端的数目N)之间满足如下关系：N＝f/k。

S4063，根据QKD发送端的数目在各中继节点中部署QKD发送端，以及，根据QKD接收端的数目在各中继节点中部署QKD接收端。

S4064，在各中继节点中部署QKD辅助设备。

本发明实施例对于QKD辅助设备的类型无特别限定。在一个实现场景中，QKD辅助设备可以包括但不限于：用于解复用量子信道和协商信道的波分解复用器，和/或，用于复用量子信道和协商信道的波分复用器。

S4065，根据QKD部署路径所在光纤上能够产生的量子密钥生成速率、目标需求，计算各中继节点需要占用的波长通道的数目。

该步骤中，由于每个中继节点中的量子信道和协商信道均需要占用的波长通道，也就是，每一组发送端与接收端之间都需要占用两个波长通道，因此，各中继节点需要占用的波长通道的数目n＝2N，其中，N为中继节点中设置的QKD发送端的数目。

S4066，根据中继节点需要占用的波长通道的数目，确定量子信道与协商信道。

S4067，利用量子信道与协商信道，连通源节点、各中继节点与宿节点之间的QKD发送端与QKD接收端。

可以理解，中继节点的QKD接收端与源节点的发送端(或者，上一个中继节点的发送端)连接，中继节点的QKD发送端与宿节点的接收端(或者，下一个中继节点的接收端)连接。源节点与宿节点之间可以设置有一个或多个中继节点，这是由实际业务需求决定的，本发明实施例对此无特别限定。

S4068，在各中继节点中部署加固安全设施。

加固安全设施用于确保中继节点的安全可靠，本发明实施例对此无特别限定。

通过如上步骤，即可自动完成中继节点的部署工作。为了便于理解，本发明实施例提供如下一种可行的实例来对本方案进行梳理说明。

请参考图7所示的光纤QKD网络中的点对点QKD。

基于此架构，第一步骤，执行S402可以得到：QKD节点A为源节点，QKD节点C为宿节点，以及，源节点与宿节点之间存在两条QKD路径，分别为路径一：QKD节点A(QKD层)→光放大器1(光层)→光放大器2(光层)→QKD节点C(QKD层)；和路径二：QKD节点A(QKD层)→光放大器3(光层)→光放大器4(光层)→QKD节点C(QKD层)。并且，源节点与宿节点所请求的量子密钥生成速率为3k(目标需求)。

第二步骤，执行S404步骤：

首先，两条QKD路径对应的光层路径上光放大器的数量相等，均为2；此时，这两条QKD路径均作为可选QKD路径。

其次，排除用作光层保护的光纤，检测路径一与路径二的光纤类型，并确定路径一存在暗光纤，路径二存在低损耗光纤；此时，选择路径一作为QKD部署路径。

此时，由于仅得到一条满足目标需求的QKD路径，则无需再执行其他特征的判断。

第三步骤，进入S406中部署中继节点的步骤，具体的，包括如下步骤：

首先，将中继节点1部署在QKD层中与光放大器1的地理位置相同处，将中继节点2部署在QKD层中与光放大器2的地理位置相同处。

之后，路径一上能够产生的量子密钥生成速率为k，此时，可以确定在每个中继节点中需要部署的QKD发送端与QKD接收端的数目均为3k/k＝3个。

之后，在中继节点1与中继节点2中均部署3个QKD发送端和3个QKD接收端。

之后，在中继节点1与中继节点2处部署完成QKD所需的其他辅助设备.

之后，计算每个中继节点量子信道和协商信道需要占用的波长通道的数量均为3k/k＝3。

之后，根据所需的波长通道数量选择光纤C波段的6个波长作为量子信道和协商信道。

之后，利用所选QKD路径的量子信道和协商信道分别连通QKD节点A的QKD发送端与中继节点1的QKD接收端、中继节点1的QKD发送端与中继节点2的QKD接收端、中继节点2的QKD发送端与QKD节点B的QKD接收端。

最后，在中继节点1和中继节点2处部署加固安全设施确保中继节点安全可信。

本发明实施例所提供的技术方案至少具备如下技术效果：

本发明提供的中继节点的部署方法中，基于光纤QKD网络中各QKD路径的需求特征与成本特征出发，综合考虑现有光网中各物理器件对部署QKD路径所产生的影响，自动在源节点与宿节点之间的多条QKD路径中确定出QKD部署路径，并完成中继节点的部署，相较于现有光纤QKD网络中为满足QKD节点间的量子密钥生成速率需求而部署中继节点的成本较高的现状，本发明所提供的技术方案能够在确定满足QKD节点之间量子密钥生成速率需求的基础上，尽可能的选择成本较低的QKD路径以作为QKD部署路径，从而，能够在一定程度上解决现有光纤QKD网络中为满足QKD节点间的量子密钥生成速率需求而部署中继节点的成本较高的问题，并且，能够在一定程度上降低作业人员的人力资源成本。

实施例二

基于实施例一所提供的中继节点的部署方法，本发明实施例给出实现该方法的装置与设备。

本发明实施例提供了一种中继节点的部署设备，可以参考图8，该中继节点的部署装置800包括：

获取模块81，用于获取源节点与宿节点之间的全部量子密钥分发QKD路径以及目标需求，目标需求为源节点与宿节点之间所请求的量子密钥生成速率；

确定模块82，用于根据各QKD路径的需求特征与成本特征、目标需求，确定QKD部署路径；其中，需求特征包括：光纤上能够产生的量子密钥生成速率和/或光纤类型；成本特征包括：光放大器的数目、光纤承载的数据量与路径长度中的至少一种；

部署模块83，用于在QKD部署路径上部署中继节点。

在一个实现场景中，确定模块82，具体用于：

判断各QKD路径的需求特征是否满足目标需求；

将满足目标需求的QKD路径作为第一候选QKD路径，并将具备最小成本特征的一条第一候选QKD路径确定为QKD部署路径。

其中，当需求特征为光纤类型时，确定单元82具体用于：

判断各QKD路径上是否设置有暗光纤，暗光纤为现有光网络中未被数据信道或其他信道占用的光纤；

当QKD路径上设置有暗光纤时，确定QKD路径的需求特征满足目标需求。

此时，确定模块82还具体用于：

当各QKD路径上均未设置暗光纤时，判断各QKD路径上是否设置有低损耗光纤；

当QKD路径上设置有低损耗光纤时，确定QKD路径的需求特征满足目标需求。

或者，当需求特征为光纤上能够产生的量子密钥生成速率时，确定模块82具体用于：

将各QKD路径所在光纤上能够产生的量子密钥生成速率分别与目标需求进行比较；

当QKD路径所在光纤上能够产生的量子密钥生成速率大于或者等于目标需求时，确定QKD路径的需求特征满足目标需求。

本发明实施例中，确定模块82具体用于：

将各第一候选QKD路径的成本特征进行比较；

将成本特征对应的成本最少的一条第一候选QKD路径确定为QKD部署路径。

在另一个实现场景中，确定模块82，具体用于：

比较各QKD路径的成本特征，得到第二候选QKD路径；

在第二候选QKD路径中，将需求特征满足目标需求的一条第二候选QKD路径确定为QKD部署路径。

本发明实施例中，部署模块83具体用于：

根据QKD部署路径对应的光层路径设置的光放大器的位置和数目，在QKD部署路径上的QKD层部署中继节点；

根据QKD部署路径所在光纤上能够产生的量子密钥生成速率、目标需求，计算QKD发送端的数目与QKD接收端的数目；

根据QKD发送端的数目在各中继节点中部署QKD发送端，以及，根据QKD接收端的数目在各中继节点中部署QKD接收端；

在各中继节点中部署QKD辅助设备；

根据QKD部署路径所在光纤上能够产生的量子密钥生成速率、目标需求，计算各中继节点需要占用的波长通道的数目；

根据中继节点需要占用的波长通道的数目，确定量子信道与协商信道；

利用量子信道与协商信道，连通源节点、各中继节点与宿节点之间的QKD发送端与QKD接收端；

在各中继节点中部署加固安全设施。

此外，还可以参考图9，其示出了本发明实施例提供的另一种中继节点的部署装置900，如图9所示，该中继节点的部署装置900包括：

控制模块910，用于控制整个装置的工作；

信息记录模块920，包括：节点记录单元921、密钥记录单元922与路径记录单元923，用于执行图4中S402步骤；

路径选择模块930，包括：比较单元931、路径选择单元932、查询单元933与判断单元934，用于执行图4中S404步骤；

中继部署模块940，包括：计算单元941、信道选择单元942与部署单元943，用于执行图4中S406步骤。

其中，信息记录模块920中的节点记录单元921用于记录QKD节点信息，密钥记录单元922用于记录QKD节点间请求的量子密钥生成速率，路径记录单元923用于记录QKD节点间的QKD路径。

其中，路径选择模块930中的比较单元931用于比较不同QKD路径上光放大器的数量，路径选择单元932用于选择QKD路径，查询单元933用于查询QKD路径上光纤类型和承载的数据量，判断单元934用于判断QKD路径上是否存在暗光纤、低损耗光纤等。

其中，中继部署模块940中的计算单元941用于计算部署中继节点所需的QKD发送端、QKD接收端、波长通道等的数目，信道选择单元942用于选择量子信道和协商信道，部署单元943用于部署中继节点的QKD发送端、QKD接收端、QKD辅助设备和加固安全设施等。

本发明实施例还给出了用于执行上述中继节点的部署方法的实体设备，请参考图10，该中继节点的部署设备1000包括：

存储器1100；

处理器1200；以及

计算机程序；

其中，所述计算机程序存储在所述存储器1100中，并被配置为由所述处理器1200执行以实现如上述实施例所述的方法。

此外，如图10所示，在该中继节点的部署设备1000中还设置有发送器1300与接收器1400，用于与其他设备进行数据传输或通信，不再赘述。

另外，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，

所述计算机程序被处理器执行以实现如上述实施例所述的方法。

本发明实施例为与实施例一对应的装置项，未详述的部分，请参见实施例一所述的中继节点的部署方法的相关内容。

本发明实施例所提供的技术方案至少具备如下技术效果：

本发明提供的中继节点的部署方法中，基于光纤QKD网络中各QKD路径的需求特征与成本特征出发，综合考虑现有光网中各物理器件对部署QKD路径所产生的影响，自动在源节点与宿节点之间的多条QKD路径中确定出QKD部署路径，并完成中继节点的部署，相较于现有光纤QKD网络中为满足QKD节点间的量子密钥生成速率需求而部署中继节点的成本较高的现状，本发明所提供的技术方案能够在确定满足QKD节点之间量子密钥生成速率需求的基础上，尽可能的选择成本较低的QKD路径以作为QKD部署路径，从而，能够在一定程度上解决现有光纤QKD网络中为满足QKD节点间的量子密钥生成速率需求而部署中继节点的成本较高的问题，并且，能够在一定程度上降低作业人员的人力资源成本。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本发明旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求书指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求书来限制。

Claims (18)

1.一种中继节点的部署方法，其特征在于，包括：

获取源节点与宿节点之间的全部量子密钥分发QKD路径以及目标需求，所述目标需求为所述源节点与所述宿节点之间所请求的量子密钥生成速率；

根据各所述QKD路径的需求特征与成本特征、所述目标需求，确定QKD部署路径；其中，所述需求特征包括：光纤上能够产生的量子密钥生成速率和/或光纤类型；所述成本特征包括：光放大器的数目、光纤承载的数据量与路径长度中的至少一种；

在所述QKD部署路径上部署中继节点。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据各所述QKD路径的需求特征与成本特征、所述目标需求，确定QKD部署路径，包括：

判断各所述QKD路径的需求特征是否满足所述目标需求；

将满足所述目标需求的QKD路径作为第一候选QKD路径，并将具备最小成本特征的一条所述第一候选QKD路径确定为所述QKD部署路径。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当所述需求特征为光纤类型时，所述判断各所述QKD路径的需求特征是否满足所述目标需求，包括：

判断各所述QKD路径上是否设置有暗光纤，所述暗光纤为现有光网络中未被数据信道或其他信道占用的光纤；

当所述QKD路径上设置有所述暗光纤时，确定所述QKD路径的需求特征满足所述目标需求。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当所述需求特征为光纤类型时，所述判断各所述QKD路径的需求特征是否满足所述目标需求的方法，还包括：

当各所述QKD路径上均未设置暗光纤时，判断各所述QKD路径上是否设置有低损耗光纤；

当所述QKD路径上设置有所述低损耗光纤时，确定所述QKD路径的需求特征满足所述目标需求。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当所述需求特征为光纤上能够产生的量子密钥生成速率时，所述判断各所述QKD路径的需求特征是否满足所述目标需求，包括：

将各所述QKD路径所在光纤上能够产生的量子密钥生成速率分别与所述目标需求进行比较；

当所述QKD路径所在光纤上能够产生的量子密钥生成速率大于或者等于所述目标需求时，确定所述QKD路径的需求特征满足所述目标需求。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将具备最小成本特征的一条所述第一候选QKD路径确定为所述QKD部署路径，包括：

将各所述第一候选QKD路径的成本特征进行比较；

将成本特征对应的成本最少的一条所述第一候选QKD路径确定为所述QKD部署路径。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据各所述QKD路径的需求特征与成本特征、所述目标需求，确定QKD部署路径，包括：

比较各所述QKD路径的成本特征，得到第二候选QKD路径；

在所述第二候选QKD路径中，将需求特征满足所述目标需求的一条所述第二候选QKD路径确定为所述QKD部署路径。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述QKD部署路径上部署中继节点，包括：

根据所述QKD部署路径对应的光层路径设置的光放大器的位置和数目，在所述QKD部署路径上的QKD层部署所述中继节点；

根据所述QKD部署路径所在光纤上能够产生的量子密钥生成速率、所述目标需求，计算QKD发送端的数目与QKD接收端的数目；

根据所述QKD发送端的数目在各所述中继节点中部署QKD发送端与QKD接收端；

在各所述中继节点中部署QKD辅助设备；

根据所述QKD部署路径所在光纤上能够产生的量子密钥生成速率、所述目标需求，计算各所述中继节点需要占用的波长通道的数目；

根据所述中继节点需要占用的波长通道的数目，确定量子信道与协商信道；

利用所述量子信道与所述协商信道，连通所述源节点、各中继节点与所述宿节点之间的QKD发送端与QKD接收端；

在各所述中继节点中部署加固安全设施。

9.一种中继节点的部署装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取源节点与宿节点之间的全部量子密钥分发QKD路径以及目标需求，所述目标需求为所述源节点与所述宿节点之间所请求的量子密钥生成速率；

确定模块，用于根据各所述QKD路径的需求特征与成本特征、所述目标需求，确定QKD部署路径；其中，所述需求特征包括：光纤上能够产生的量子密钥生成速率和/或光纤类型；所述成本特征包括：光放大器的数目、光纤承载的数据量与路径长度中的至少一种；

部署模块，用于在所述QKD部署路径上部署中继节点。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述确定模块，具体用于：

判断各所述QKD路径的需求特征是否满足所述目标需求；

将满足所述目标需求的QKD路径作为第一候选QKD路径，并将具备最小成本特征的一条所述第一候选QKD路径确定为所述QKD部署路径。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，当所述需求特征为光纤类型时，所述确定模块，具体用于：

判断各所述QKD路径上是否设置有暗光纤，所述暗光纤为现有光网络中未被数据信道或其他信道占用的光纤；

当所述QKD路径上设置有所述暗光纤时，确定所述QKD路径的需求特征满足所述目标需求。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，当所述需求特征为光纤类型时，所述确定模块，还具体用于：

当各所述QKD路径上均未设置暗光纤时，判断各所述QKD路径上是否设置有低损耗光纤；

当所述QKD路径上设置有所述低损耗光纤时，确定所述QKD路径的需求特征满足所述目标需求。

13.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，当所述需求特征为光纤上能够产生的量子密钥生成速率时，所述确定模块，具体用于：

将各所述QKD路径所在光纤上能够产生的量子密钥生成速率分别与所述目标需求进行比较；

当所述QKD路径所在光纤上能够产生的量子密钥生成速率大于或者等于所述目标需求时，确定所述QKD路径的需求特征满足所述目标需求。

14.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述确定模块，具体用于：

将各所述第一候选QKD路径的成本特征进行比较；

将成本特征对应的成本最少的一条所述第一候选QKD路径确定为所述QKD部署路径。

15.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述确定模块，具体用于：

比较各所述QKD路径的成本特征，得到第二候选QKD路径；

在所述第二候选QKD路径中，将需求特征满足所述目标需求的一条所述第二候选QKD路径确定为所述QKD部署路径。

16.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述部署模块，具体用于：

根据所述QKD部署路径对应的光层路径设置的光放大器的位置和数目，在所述QKD部署路径上的QKD层部署所述中继节点；

根据所述QKD部署路径所在光纤上能够产生的量子密钥生成速率、所述目标需求，计算QKD发送端的数目与QKD接收端的数目；

根据所述QKD发送端的数目在各所述中继节点中部署QKD发送端与QKD接收端；

在各所述中继节点中部署QKD辅助设备；

根据所述QKD部署路径所在光纤上能够产生的量子密钥生成速率、所述目标需求，计算各所述中继节点需要占用的波长通道的数目；

根据所述中继节点需要占用的波长通道的数目，确定量子信道与协商信道；

利用所述量子信道与所述协商信道，连通所述源节点、各中继节点与所述宿节点之间的QKD发送端与QKD接收端；

在各所述中继节点中部署加固安全设施。

17.一种中继节点的部署设备，其特征在于，包括：

存储器；

处理器；以及

计算机程序；

其中，所述计算机程序存储在所述存储器中，并被配置为由所述处理器执行以实现如权利要求1-8任一项所述的方法。

18.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，

所述计算机程序被处理器执行以实现如权利要求1-8任一项所述的方法。