CN113810181B - 应用于量子密钥分发的数据传输方法和装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种应用于量子密钥分发的数据传输方法和装置，应用于量子密钥分发系统的接收节点，对每N个连续的同步光，生成N个同步光的第一编码组成的第一编码序列，向发射节点发送第一编码序列和有效同步光的信号光的探测信息；接收第二编码序列和对应的经过基矢比对的信号光的比对结果；从第二编码序列对应的存在经过基矢比对的信号光的同步光序号中确定出用于生成密钥的同步光序号，向发射节点发送第三编码序列；第三编码序列中的第三编码用于指示对应的同步光序号是否用于生成密钥，第一编码，第二编码和第三编码的位宽均小于同步光序号的位宽。利用位宽较小的编码代替同步光序号，本方案可以有效的减小量子密钥分发占用的网络带宽。

Description

应用于量子密钥分发的数据传输方法和装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种应用于量子密钥分发的数据传输方法和装置。

背景技术

量子密钥分发(Quantum Key Distribution，QKD)技术是一种利用量子物理的基本特性实现的安全密钥分发的技术。现有的量子密钥分发过程是，发射节点按一定的同步光频率向接收节点发送多个同步光以及每一个同步光对应的多个的信号光。接收节点探测每个同步光和对应的信号光，得到每个同步光对应的信号光的探测信息。

接收节点会将每个同步光的同步光序号和探测信息反馈给发射节点，发射节点则利用同步光的同步光序号查找到同步光对应的信号光的编码信息，用信号光的编码信息对信号光的探测信息进行基矢比对得到信号光的比对结果，再将各个同步光的同步光序号和对应的信号光的比对结果发送给接收节点，然后双方基于多个同步光对应的、且经过基矢比对后的信号光的探测信息、编码信息和比对结果生成密钥。

现有技术的问题在于，在传输过程中，同步光序号占用的位宽(指代表示一个同步光序号需要占用的二进制位bit的数量)较大，进而导致基于上述方法进行量子密钥分发时需要占用较大的网络带宽。

发明内容

基于上述现有技术的问题，本申请提供一种应用于量子密钥分发的数据传输方法和装置，以减小进行量子密钥分发时所占用的网络带宽。

本申请第一方面提供一种应用于量子密钥分发的数据传输方法，应用于量子密钥分发系统中的接收节点，所述数据传输方法包括：

针对每N个连续的同步光，生成由所述N个同步光的第一编码组成的第一编码序列，并向所述发射节点发送所述第一编码序列，所述N个同步光中有效同步光的信号光的探测信息，和所述第一编码序列的第一累加值；其中，所述N是预设的正整数；所述有效同步光指代对应有至少一个探测成功的信号光的同步光；所述第一编码用于指示对应的同步光是否为有效同步光；所述第一编码的位宽小于同步光序号的位宽；

接收发射节点反馈的由N个连续的同步光的第二编码组成的第二编码序列，所述第二编码序列的第二累加值，以及所述N个同步光对应的、且经过基矢比对的信号光的比对结果；其中，所述同步光的第二编码用于指示所述同步光是否对应有经过基矢比对的信号光，所述第二编码的位宽小于同步光序号的位宽；

针对每一个成功接收的第二编码序列，确定所述第二编码序列对应的N个同步光中对应的信号光经过基矢比对的同步光的同步光序号，并确定出其中用于生成密钥的同步光序号；

针对每N个连续的同步光，生成由所述N个同步光的第三编码组成的第三编码序列，并向所述发射节点发送所述第三编码序列和所述第三编码序列的第三累加值；其中，所述第三编码用于指示对应的同步光序号是否用于生成密钥；所述第三编码的位宽小于所述同步光序号的位宽。

可选的，所述确定所述第二编码序列对应的N个同步光中对应的信号光经过基矢比对的同步光的同步光序号，包括：

针对所述第二编码序列对应的每一个同步光，根据所述同步光的第二编码判断所述同步光是否对应有经过基矢比对的信号光；

针对所述第二编码序列对应的每一个同步光，若所述同步光对应有经过基矢比对的信号光，根据所述第二编码在所述第二编码序列中的位置和所述第二编码序列的第二累加值，计算得到所述发射节点在所述同步光之前发射的同步光的数量，作为所述同步光的同步光序号。

可选的，所述信号光的探测信息包括，所述接收节点探测得到的，所述信号光的位置信息和解码基矢；

其中，所述N等于一个信号光的所述探测信息的位宽的X倍，所述X为预设的正整数。

可选的，所述同步光的第一编码，是一位二进制数；

其中，所述生成由所述N个同步光的第一编码组成的第一编码序列，包括：

针对所述N个同步光中的每一个所述同步光，判断所述同步光是否对应有至少一个探测成功的信号光；

针对所述N个同步光中的每一个所述同步光，若所述同步光对应有至少一个探测成功的信号光，将所述同步光的第一编码设定为1；

针对所述N个同步光中的每一个所述同步光，若不存在所述同步光对应的探测成功的信号光，将所述同步光的第一编码设定为0；

组合所述N个同步光的第一编码，得到所述N个同步光的第一编码序列。

可选的，所述同步光的第三编码，是一位二进制数；

其中，所述生成由所述N个同步光的第三编码组成的第三编码序列，包括：

针对所述N个同步光中的每一个所述同步光，判断所述同步光的同步光序号是否为用于生成密钥的同步光序号；

针对所述N个同步光中的每一个所述同步光，若所述同步光的同步光序号是用于生成密钥的同步光序号，将所述同步光的第三编码设定为1；

针对所述N个同步光中的每一个所述同步光，若所述同步光的同步光序号不是用于生成密钥的同步光序号，将所述同步光的第三编码设定为0；

组合所述N个同步光的第三编码，得到所述N个同步光的第三编码序列。

本申请第二方面提供一种应用于量子密钥分发的数据传输方法，应用于量子密钥分发系统中的发射节点，所述数据传输方法包括：

获得接收节点针对每N个连续的同步光发送的，所述N个同步光的第一编码组成的第一编码序列，所述N个同步光中有效同步光的信号光的探测信息，和所述第一编码序列的第一累加值；其中，所述N是预设的正整数；所述有效同步光指代对应有至少一个探测成功的信号光的同步光；所述第一编码的位宽小于同步光序号的位宽；

针对每一个成功接收的第一编码序列，确定所述第一编码序列对应的每一个有效同步光的同步光序号，并利用根据所述有效同步光的同步光序号查找得到的、所述有效同步光对应的信号光的编码信息对所述有效同步光的每一个所述探测成功的信号光进行基矢比对，得到所述探测成功的信号光的比对结果；

针对每N个连续的同步光，生成由所述N个同步光的第二编码组成的第二编码序列，并向所述接收节点发送所述第二编码序列，所述第二编码序列的第二累加值，以及所述N个同步光对应的、且经过基矢比对的信号光的比对结果；其中，所述同步光的第二编码用于指示所述同步光是否对应有经过基矢比对的信号光；所述第二编码的位宽小于同步光序号的位宽；

获得接收节点反馈的、由N个连续的同步光的第三编码组成的第三编码序列和所述第三编码序列的第三累加值，并根据每个所述第三编码序列确定每一个用于生成密钥的同步光序号；其中，所述第三编码表征对应同步光的同步光序号是否用于生成密钥；所述第三编码的位宽小于所述同步光序号的位宽。

可选的，所述利用根据所述有效同步光的同步光序号查找得到的、所述有效同步光对应的信号光的编码信息对所述有效同步光的每一个所述探测成功的信号光进行基矢比对，得到所述探测成功的信号光的比对结果，包括：

利用所述有效同步光的同步光序号在本地存储空间中查找，得到所述有效同步光对应的每一个探测成功的信号光的编码信息；

针对所述有效同步光对应的每一个探测成功的信号光，检测所述信号光的编码信息所记录的编码基矢和所述信号光的探测信息所记录的解码基矢是否一致，得到所述信号光的比对结果；其中，所述信号光的比对结果为解码基矢和编码基矢一致，或者解码基矢和编码基矢不一致。

可选的，所述同步光的第二编码，是一位二进制数；

其中，所述生成由所述N个同步光的第二编码组成的第二编码序列，包括：

针对所述N个同步光中的每一个所述同步光，判断是否存在所述同步光对应的、且经过基矢比对的信号光；

针对所述N个同步光中的每一个所述同步光，若存在所述同步光对应的、且经过基矢比对的信号光，将所述同步光的第二编码设定为1；

针对所述N个同步光中的每一个所述同步光，若不存在所述同步光对应的、且经过基矢比对的信号光，将所述同步光的第二编码设定为0；

组合所述N个同步光的第二编码，得到所述N个同步光的第二编码序列。

本申请第三方面提供一种应用于量子密钥分发的数据传输装置，应用于量子密钥分发系统中的接收节点，所述数据传输装置包括：

第一发送单元，用于针对每N个连续的同步光，生成由所述N个同步光的第一编码组成的第一编码序列，并向所述发射节点发送所述第一编码序列，所述N个同步光中有效同步光的信号光的探测信息，和所述第一编码序列的第一累加值；其中，所述N是预设的正整数；所述有效同步光指代对应有至少一个探测成功的信号光的同步光；所述第一编码用于指示对应的同步光是否为有效同步光；所述第一编码的位宽小于同步光序号的位宽；

接收单元，用于接收发射节点反馈的由N个连续的同步光的第二编码组成的第二编码序列，所述第二编码序列的第二累加值，以及所述N个同步光对应的、且经过基矢比对的信号光的比对结果；其中，所述同步光的第二编码用于指示所述同步光是否对应有经过基矢比对的信号光，所述第二编码的位宽小于同步光序号的位宽；

确定单元，用于针对每一个成功接收的第二编码序列，确定所述第二编码序列对应的N个同步光中对应的信号光经过基矢比对的同步光的同步光序号，并确定出其中用于生成密钥的同步光序号；

第二发送单元，用于针对每N个连续的同步光，生成由所述N个同步光的第三编码组成的第三编码序列，并向所述发射节点发送所述第三编码序列和所述第三编码序列的第三累加值；其中，所述第三编码用于指示对应的同步光序号是否用于生成密钥；所述第三编码的位宽小于所述同步光序号的位宽。

本申请第四方面提供一种应用于量子密钥分发的数据传输装置，应用于量子密钥分发系统中的发射节点，所述数据传输装置包括：

第一获得单元，用于获得接收节点针对每N个连续的同步光发送的，所述N个同步光的第一编码组成的第一编码序列，所述N个同步光中有效同步光的信号光的探测信息，和所述第一编码序列的第一累加值；其中，所述N是预设的正整数；所述有效同步光指代对应有至少一个探测成功的信号光的同步光；所述第一编码的位宽小于同步光序号的位宽；

比对单元，用于针对每一个成功接收的第一编码序列，确定所述第一编码序列对应的每一个有效同步光的同步光序号，并利用根据所述有效同步光的同步光序号查找得到的、所述有效同步光对应的信号光的编码信息对所述有效同步光的每一个所述探测成功的信号光进行基矢比对，得到所述探测成功的信号光的比对结果；

发送单元，用于针对每N个连续的同步光，生成由所述N个同步光的第二编码组成的第二编码序列，并向所述接收节点发送所述第二编码序列，所述第二编码序列的第二累加值，以及所述N个同步光对应的、且经过基矢比对的信号光的比对结果；其中，所述同步光的第二编码用于指示所述同步光是否对应有经过基矢比对的信号光；所述第二编码的位宽小于同步光序号的位宽；

第二获得单元，用于获得接收节点反馈的、由N个连续的同步光的第三编码组成的第三编码序列和所述第三编码序列的第三累加值，并根据每个所述第三编码序列确定每一个用于生成密钥的同步光序号；其中，所述第三编码表征对应同步光的同步光序号是否用于生成密钥；所述第三编码的位宽小于所述同步光序号的位宽。

本申请提供一种量子密钥分发过程的数据传输方法和装置，应用于量子密钥分发系统中的接收节点，针对每N个连续的同步光，接收节点生成N个同步光的第一编码组成的第一编码序列，并向发射节点发送第一编码序列，N个同步光中有效同步光的信号光的探测信息，和第一编码序列的第一累加值；接收发射节点反馈的N个连续的同步光的第二编码组成的第二编码序列，第二编码序列的第二累加值，以及N个同步光对应的、且经过基矢比对的信号光的比对结果；从第二编码序列对应的存在经过基矢比对的信号光的同步光序号中确定出用于生成密钥的同步光序号，针对每N个连续的同步光，向发射节点发送N个同步光对应的第三编码组成的第三编码序列和第三编码序列的第三累加值；第三编码用于指示对应的同步光序号是否用于生成密钥。上述第一编码，第二编码和第三编码的位宽均小于同步光序号的位宽，本方案在进行数据传输时利用位宽较小的编码代替现有的位宽较大的同步光序号，因此可以有效的减小量子密钥分发过程所占用的网络带宽。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为量子密钥分发过程中同步光和信号光的关系示意图；

图2为本申请实施例提供的一种应用于量子密钥分发的数据传输方法的流程图；

图3为本申请实施例提供的编码序列及其累加值与同步光的关系示意图；

图4为本申请实施例提供的一种配置于接收节点的应用于量子密钥分发的数据传输装置的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的一种配置于发射节点的应用于量子密钥分发的数据传输装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

量子密钥分发是一种利用光子的多种不同的量子态实现的密钥分发技术。一个量子密钥分发系统至少包括两个节点，分别记为发射节点和接收节点。

在一次量子密钥分发过程中，发射节点会按一定的同步光频率向接收节点发射多个同步光，并且会在每次发射一个同步光之后发射这个同步光对应的多个信号光。

信号光和同步光之间的关系可以参考图1。

接收节点会探测自身收到的每一个同步光和信号光，对同步光进行探测可以确定收到的每个同步光的同步光序号(用于表示对应的同步光是发射节点在本次量子密钥分发过程中发射的第几个同步光)，对任意一个信号光进行探测，可以确定该信号光的解码基矢(指代接收节点测量该信号光的量子态时所用的基矢)，位置信息(用于表示这个信号光是同步光对应的第几个信号光)，和该信号光的第二量子态(指代接收节点使用编码基矢测量这个信号光得到的量子态)。

对于一个信号光，该信号光的解码基矢和位置信息的组合可以这个信号光的探测信息。

在量子密钥分发过程中，同步光具有较高的强度，因此发射节点发出的每个同步光均会被接收节点成功接收并探测，而信号光的强度较弱，容易在传输过程中衰减，因而对于一个同步光，该同步光对应的多个信号光之中，一般会有一部分信号光会被接收节点探测成功，从而获得对应的探测信息，而另一部分信号光无法被接收节点接收，或者被接收后接收节点无法对信号光进行探测，接收节点也就不会获得这部分信号光的探测信息。

接收节点会在完成一个同步光和这个同步光对应的信号光的探测之后通过接收节点和发射节点之间的经典信道(经典信道包括但不限于：有线网络和移动蜂窝网络)发起如下的基矢比对过程：

接收节点向发射节点发送一个同步光的同步光序号，以及这个同步光对应的探测成功的信号光的探测信息，发射节点接收到同步光序号和探测信息之后，用同步光序号查找得到发射节点本地存储的这个同步光对应的每个信号光的编码信息，一个信号光的编码信息包括这个信号光的位置信息和编码基矢(指代发射节点设定该信号光的量子态时所用的基矢)，然后针对每一个信号光，用这个信号光的编码信息对这个信号光进行基矢比对，得到这个信号光的比对结果。发射节点获得这个同步光对应的、且探测信息被自身接收到的每一个信号光的比对结果之后，发射节点向接收节点反馈这个同步光的同步光序号，和该同步光对应的每一个经过基矢比对的信号光的比对结果。

若一个同步光对应的所有信号光中，存在至少一个经过发射节点的基矢比对的信号光，则接收节点可以在获得这个同步光的同步光序号和经过基矢比对的信号光的比对结果之后，利用收到的同步光序号查找出本地存储的该同步光对应的每一个经过基矢比对的信号光的探测信息，随后可以将这些经过基矢比对的信号光的探测信息，比对结果，以及接收节点探测得到的第二量子态用于生成密钥。这种情况下，该同步光的同步光序号可以记为用于生成密钥的同步光序号。

同样的，对于至少有一个经过基矢比对的信号光的同步光，发射节点可以将该同步光对应的每一个经过基矢比对的信号光的比对结果，编码信息和第一量子态(指代发射节点利用编码基矢为这个信号光编码的量子态)用于生成密钥。

进行基矢比对时，为了保持数据格式的一致性，发射节点和接收节点传输一个同步光序号所占用的位宽(指代表示一个同步光序号需要占用的二进制位bit的数量)一般和传输任意一个信号光的探测信息所占用的位宽保持一致。假设表示任意一个信号光的位置信息需要的二进制位的数量为A(即需要使用一个A个比特(bit)的二进制数表示任意一个信号光的位置信息)，表示编码基矢需要的二进制位的数量为B，那么发射节点和接收节点传输的每一个同步光序号都要占用(A+B)bit的位宽，即需要用(A+B)bit表示任意一个同步光序号。

现有的量子密钥分发技术中一个同步光对应的信号光的数量较多，例如，信号光的发光频率为1.25GHz，同步光的发光频率为100KHz，则每一个同步光对应的信号光的数量为12500，任意一个信号光的位置信息的取值范围为0至12499，12499大于2的13次方，小于2的14次方，相应的表示一个信号光的位置信息至少需要14个二进制位，即任意一个信号光的位置信息均需要14bit的二进制数表示，同步光序号所占用的位宽需要在14的基础上进一步增加编码基矢所占用的位宽，因此，在本例中传输一个同步光序号需要占用至少15bit的位宽(假设编码基矢占用的位宽为1bit)。

而传输数据时所需的经典信道的网络带宽，正比于数据所占用的位宽，即数据占用的位宽越大，传输数据所需要的网络带宽也越大。由此，可以发现，在现有的量子密钥分发技术的基矢比对过程中，发射节点和接收节点均需要较大的网络带宽来传输每个同步光的同步光序号。也就是说，实现现有的量子密钥分发技术需要较大的网络带宽，量子密钥分发对网络带宽的要求较高，适应性较差。

针对上述现有技术存在的问题，本申请实施例提供一种应用于量子密钥分发的数据传输方法，以减小进行量子密钥分发所需要占用的网络带宽，使得量子密钥分发过程在经典信道的网络带宽较小时也能实现，从而改善量子密钥分发对网络带宽的适应性。

请参考图2，本申请实施例提供的方法包括以下步骤：

S201、接收节点针对每N个连续的同步光生成对应的第一编码序列和第一累加值。

N是预设的正整数。第一编码序列和第一累加值与同步光的关系可以参考图3，图3中每个矩形表示一个同步光，矩形上方的数字或字母表示每个同步光的同步光序号。如图3所示，接收节点可以针对第1个至第N个同步光(对应的同步光序号为0至N-1)生成第一个第一编码序列，第一个第一编码序列对应的第一累加值为N，然后对第N+1个至第2N个同步光(对应的同步光序号为N至2N-1)生成第二个第一编码序列，第二个第一编码序列对应的第一累加值为2N，以此类推。

可选的，接收节点可以在一次量子密钥分发开始，发射节点开始向接收节点发射同步光之后，每探测到N个同步光，就执行一次步骤S201。也就是说，量子密钥分发开始后，接收节点可以启动一个计数器，用于记录自身接收的同步光的数量，当累计接收到N个同步光之后，接收节点重置该计数器，并对最近接收的N个同步光生成对应的第一编码序列和第一累加值，之后计数器再次计数至N(此时接收节点累计接收到2N个同步光)时，接收节点重置计数器，并对最近收到的N个同步光生成对应的第一编码序列和第一累加值，以此类推。

可选的，接收节点也可以在收到一次量子密钥分发过程中发射节点需要发射的所有同步光(数量远大于N)之后执行步骤S201。接收节点可以从收到的第一个同步光开始，依据接收的先后顺序依次选择接收的第一个至第N个同步光，对被选择的这N个同步光生成对应的第一编码序列和第一累加值，然后依据接收的先后顺序依次选择第N+1个同步光至第2N个同步光，生成第二个第一编码序列和对应的第一累加值，以此类推。

每一个第一编码序列，均由这个第一编码序列对应的N个连续的同步光对应的第一编码组成。同步光对应的第一编码，用于指示这个同步光是否为有效同步光。第一编码占用的位宽小于同步光序号占用的位宽。

本申请中，任意一个同步光，若该同步光对应的所有信号光中有至少一个探测成功的信号光，那么这个同步光就是一个有效同步光，反之，若一个同步光对应的所有信号光均未被接收节点探测成功，则这个同步光不是有效同步光。

结合前述例子，对于一个信号光的发光频率为1.25GHz，同步光的发光频率为100KHz的量子密钥分发系统，一个同步光对应有12500个信号光，若某个同步光对应的这12500个信号光中有一个或多个信号光被接收节点探测成功，则这个同步光是有效同步光，反之，若对应的12500个信号光均未被接收节点探测成功，则该同步光不是有效同步光。

若接收节点利用解码基矢对一个信号光探测得到该信号光的第二量子态，则这个信号光是探测成功的信号光；相对的，若某个信号光由于在传输过程中衰减或者湮灭而未被接收节点接收，或者被接收后强度过低以至于接收节点无法探测得到该信号光的第二量子态，则该信号光为探测失败的信号光。

同步光的第一编码可以用一位二进制数表示。例如，若一个同步光是有效同步光，则将其第一编码设定为1，若一个同步光不是有效同步光，则将其第一编码设定为0。第一编码序列中各个第一编码的排列顺序，和第一编码序列对应的N个同步光的接收顺序一致。也就是说，一个第一编码序列对应的N个同步光中，接收节点最早接收的同步光对应的第一编码作为该第一编码序列的第一个第一编码，之后第二个接收的同步光对应的第一编码作为第二个第一编码，以此类推。

对于任意一个第一编码序列，这个第一编码序列对应的第一累加值，等于这个第一编码序列对应的N个同步光，和这N个同步光之前的其他同步光的数量之和。例如，对第1个至第N个同步光生成的第一编码序列，对应的第一累加值等于N，对第N+1个至第2N个同步光生成的第一编码序列，对应的第一累加值等于2N，以此类推。

由此，发射节点收到第一编码序列后，可以根据第一编码的值(即第一编码是1或者0)确定对应的同步光是否为有效同步光，根据第一编码在第一编码序列中的位置，第一编码序列对应的第一累加值，确定对应的同步光的同步光序号。

为了保持数据格式的一致性，可以设定N等于一个信号光的探测信息的位宽的整数倍。一个信号光的探测信息包含该信号光的位置信息和解码基矢，因此，若一个信号光的位置信息的位宽为A，解码基矢的位宽为B，则可以设定：N＝X×(A+B)，X为预设的正整数。

S202、接收节点向发射节点发送第一编码序列，第一累加值和对应的探测成功的信号光的探测信息。

一个第一编码序列对应的N个同步光中，可能存在若干个有效同步光，其中的每一个有效同步光均对应有至少一个探测成功的信号光。步骤S202中与一个第一编码序列一并发送的探测信息，就是指，这个第一编码序列所对应的所有有效同步光的探测成功的信号光的探测信息。

可选的，对于一个第一编码序列对应的每一个有效同步光，接收节点可以将这个有效同步光对应的所有探测成功的信号光的探测信息作为一个探测信息集合，然后采用以下格式发送步骤S202所述的数据：

第一累加值，第一编码序列，探测信息集合1，探测信息集合2，……探测信息集合M。

其中，M为第一编码序列对应的有效同步光的数量。M小于或者等于N，也就是说，对于接收节点收到的连续N个同步光，其中的一部分同步光可能不是有效同步光。

为了区分不同的有效同步光的探测信息集合，可以在每个有效同步光的探测信息集合之间添加这个有效同步光对应的探测成功的信号光的数量(记为探测数量)，由此，接收节点可以采用下述格式发送步骤S202所述的数据：

第一累加值，第一编码序列，探测数量1，探测信息集合1，探测数量2，探测信息集合2，……探测数量M，探测信息集合M。

可以理解的，对于每一个第一编码序列，接收节点均会执行上述步骤S202所述的动作，也就是将这个第一编码序列，这个第一编码序列的第一累加值，和这个第一编码序列对应的有效同步光的探测信息集合采用前述数据格式向发射节点发送。并且，接收节点依据各个第一编码序列对应的同步光的接收顺序依次执行步骤S202。

也就是，接收节点会首先对第1个至第N个同步光对应的第一编码序列执行步骤S202，然后对第N+1个至第2N个同步光对应的第一编码序列执行步骤S202，以此类推。

一个有效同步光的探测信息集合包含该同步光对应的每一个探测成功的信号光的探测信息，可选的，在执行步骤S202时，一个有效同步光的探测信息集合可以表示成：

探测信息1，探测信息2，……探测信息L。

其中，L为这个有效同步光对应的探测成功的信号光的数量。信号光的探测信息包括信号光的位置信息和解码基矢，可选的，上述探测信息1可以表示为：(位置信息1，解码基矢1)。

若一个同步光不是有效同步光，则这个同步光的探测信息集合为空，或者说这个同步光的每一个信号光均不存在对应的探测信息，因此，可以理解的，若一个第一编码序列对应的N个同步光均不是有效同步光，则接收节点对这个第一编码序列执行步骤S202时，只需要发送第一编码序列和第一累加值。

对于探测成功的信号光，接收节点可以获得该信号光的位置信息，解码基矢和第二量子态。接收节点可以将有效同步光的同步光序号，有效同步光对应的各个探测成功的信号光的位置信息，解码基矢和第二量子态存储在本地的环形存储空间中。

环形存储空间存在存储上限，若环形存储空间存储的数据量达到存储上限之后，接收节点还需要向环形存储空间存储数据，这种现象就称为溢出现象，发生溢出现象时，接收节点可以先删除环形存储空间中的部分数据，然后再写入要存储的数据。

由于上述操作，接收节点的环形存储空间存储的有效同步光的数据可能会发生丢失。

S203、发射节点针对每一个成功接收的第一编码序列，确定这个第一编码序列对应的每个有效同步光的同步光序号。

接收节点发出的第一编码序列可能在传递的过程中丢失，即发射节点一般只能接收到接收节点发出的一部分第一编码序列，这些第一编码序列就是步骤S203所述的成功接收的第一编码序列。

发射节点每次接收到一个第一编码序列以及这个第一编码序列对应的第一累加值，就可以根据这个第一编码序列的第一累加值判断发射节点在这个第一编码序列之前是否有接收失败的，即接收节点发送但是未被发射节点接收的第一编码序列。

具体的，将发射节点当前成功接收的第一编码序列对应的第一累加值记为current_SN，将发射节点前一次成功接收的第一编码序列对应的第一累加值记为pre_SN，其中，若发射节点之前没有成功接收到其他第一编码序列，则pre_SN设为0，当前成功接收的第一编码序列包含的第一编码的数量，即第一编码序列对应的同步光的数量为N。若接收节点发送的每个第一编码序列均被发射节点成功接收，则以上参数应当满足条件：current_SN＝pre_SN+N。

因此，发射节点只需要在每次成功接收到一个第一编码序列之后，检验当前接收的这个第一编码序列对应的第一累加值是否满足上述条件，就可以判断出在这个第一编码序列和发射节点成功接收的前一个第一编码序列之前，是否存在接收失败，即接收节点发送但是未被发射节点接收的第一编码序列。

发射节点检测到接收失败的第一编码序列之后，可以对接收失败的第一编码序列进行恢复，即直接生成一个新的第一编码序列代替接收失败的第一编码序列，发射节点生成的第一编码序列和接收失败的第一编码序列包含的第一编码的数量相同(接收失败的第一编码序列的第一编码的数量可以通过对应的累加值计算得到)，但是发射节点生成的第一编码序列的每个第一编码均用于表示对应的同步光不是有效同步光，若用0表示对应的同步光不是有效同步光，则发射节点生成的第一编码序列的每个第一编码均为0。

针对每一个成功接收的第一编码序列，发射节点可以逐一检测这个第一编码序列中的每个第一编码，当检测到一个表示对应的同步光为有效同步光的第一编码时，就可以通过下述两种方式中的任意一种确定这个第一编码对应的有效同步光的同步光序号：

第一种，可以读取这个成功接收的第一编码序列对应的第一累加值current_SN，然后计算current_SN-N，得到的结果就是这个成功接收的第一编码序列对应的第一个同步光的同步光序号，然后利用下述公式计算得到成功接收的这个第一编码序列中的第m个第一编码对应的有效同步光的同步光序号P(m)：

P(m)＝current_SN-N+m-1

第二种，可以将这个成功接收的第一编码序列，以及在这个成功接收的第一编码序列之前发射节点成功接收的每个第一编码序列和通过前述方法生成的第一编码序列依据接收节点发送的先后顺序进行组合，得到一个由每一个同步光的第一编码组合得到的编码序列，然后只需要确定对应的同步光是有效同步光的第一编码在这个编码序列中的位置，就可以得到对应的有效同步光的同步光序号。具体的，对于一个第一编码，若这个第一编码是组合得到的编码序列中的第X个第一编码，那么这个第一编码对应的同步光的同步光序号就是X-1。

结合具体的例子，假设接收节点发出的第3个第一编码序列被发射节点成功接收，对应的第一累加值为3N，这个第一编码序列如下：

000010000……0001000

其中1表示对应的同步光是有效同步光，0表示对应的同步光不是有效同步光。发射节点获得上述第一编码序列后，通过逐一检测其中的第一编码，确定这个第一编码序列中第5个第一编码为1，即这个第一编码对应的同步光是有效同步光。

基于第一种方式，发射节点首先用对应的第一累加值3N减去N，得到2N，然后计算得到上述第5个第一编码对应的同步光序号P(5)

P(5)＝2N+5-1＝2N+4

基于第二种方式，发射节点可以将接收节点发送的前两个第一编码序列和第3个第一编码序列进行组合，得到一个包含3N个第一编码的组合后的编码序列，其中，前两个第一编码序列可能是发射节点成功接收得到的，也可能是发射节点确定这两个第一编码序列接收失败后，通过前述恢复方法生成的。

不难理解，在组合后的编码序列中，第三个第一编码序列中的每个第一编码会相对于原本的位置后移，原本在第三个第一编码序列中的第5个第一编码，在组合后的编码序列中就成为第2N+5个第一编码，然后用2N+5减去1，就得到前述第一编码序列中的第5个第一编码“1”对应的有效同步光的同步光序号，即2N+4。

S204、发射节点利用编码信息对探测成功的信号光进行基矢比对，得到探测成功的信号光的比对结果。

对于任意一个同步光，发射节点针对该同步光对应的每一个信号光，利用这个信号光的编码信息对这个信号光进行编码，并将这个同步光对应的所有信号光的编码信息存储在发射节点本地的环形存储空间中。环形存储空间存在存储上限，若环形存储空间存储的数据量达到存储上限之后，发射节点还需要向环形存储空间存储数据，则发射节点可以先删除环形存储空间中的部分数据，然后再写入要存储的数据。

由于上述操作，发射节点的环形存储空间存储的有效同步光的数据可能会发生丢失。

对于任意一个信号光，这个信号光的编码信息包括，这个信号光的位置信息，这个信号光的编码基矢，以及这个信号光的第一量子态。发射节点对每一个信号光的编码，就是指，利用这个信号光的编码基矢编码这个信号光的量子态，从而将这个信号光的量子态设定为这个信号光对应的第一量子态。

发射节点可以将一个同步光对应的所有信号光的编码信息以这个同步光的编码信息集合的方式存储，这样，在获得任意一个同步光的同步光序号之后，就可以利用这个同步光序号查找得到本地存储的这个同步光的编码信息集合，再利用探测成功的信号光的位置信息，从这个编码信息集合中找到这个同步光对应的探测成功的信号光的编码信息。

在确定出一个第一编码序列所对应的有效同步光之后，可以通过以下方式从与这个第一编码序列一并发送的若干个有效同步光的探测信息集合中找到每一个有效同步光对应的探测信息集合：

如前文步骤S202所述，接收节点会将第一编码序列对应的各个有效同步光的探测信息集合和第一编码序列按下述形式一并发送：

第一累加值，第一编码序列，探测数量1，探测信息集合1，探测数量2，探测信息集合2，……探测数量M，探测信息集合M。

接收节点可以依据各个探测信息集合对应的有效同步光的第一编码序列中的位置排列各个探测信息集合。即，将第一编码序列对应的第一个有效同步光的探测信息集合作为探测信息集合1，将第一编码序列对应的第二个有效同步光的探测信息集合作为探测信息集合2，以此类推。

在此基础上，发射节点从第一编码序列中检测得到第一个对应的同步光是有效同步光的第一编码时，就可以将和这个第一编码序列一并发送的多个探测信息集合中的第一个探测信息集合(即前述探测信息集合1)，确定为这个第一编码对应的有效同步光的探测信息集合，同理，对于第二个对应于有效同步光的第一编码，发射节点可以将第二个探测信息集合(即前述探测信息集合2)确定为这个第一编码对应的有效同步光的探测信息集合。

通过上述方式确定一个有效同步光的探测信息集合和编码信息集合之后，发射节点可以通过以下方法对这个有效同步光所对应的每一个探测成功的信号光进行基矢比对，得到这个有效同步光对应的每一个探测成功的信号光的比对结果：

针对有效同步光对应的每一个探测成功的信号光，利用这个信号光的位置信息从有效同步光的编码信息集合中查找到这个信号光的编码信息，并获得编码信息中记录的这个信号光的编码基矢，以及用该信号光的位置信息从探测信息集合中查找得到该信号光的探测信息，然后获得探测信息中记录的这个信号光的解码基矢，最后检测这个信号光的编码基矢和这个信号光的解码基矢是否一致，得到这个信号光的比对结果。

其中，一个信号光的位置信息用于说明，这个信号光是在发射节点发出对应的同步光之后发出的第几个信号光。

一个信号光的比对结果包括两种，第一种是这个信号光的解码基矢和编码基矢一致，第二种是这个信号光的解码基矢和编码基矢不一致。

针对任意一个有效同步光，发射节点可以用这个有效同步光的同步光序号在本地的环形存储空间中查找这个有效同步光的编码信息集合，若查找成功，表明这个有效同步光的编码信息集合未丢失，若查找失败，表明这个有效同步光的编码信息集合丢失。若某个有效同步光的编码信息集合丢失，或者这个有效同步光的部分信号光的编码信息丢失，则发射节点不对这个有效同步光对应的任意一个信号光进行基矢比对。

S205、发射节点向接收节点发送每N个连续的同步光的第二编码序列，第二累加值和比对结果。

步骤S205中与第二编码序列一并发送的比对结果，包括N个同步光所对应的每一个经过基矢比对的信号光的比对结果。例如，若一个同步光对应有12500个信号光，一个第二编码序列对应于N个连续的同步光，那么一个第二编码序列对应的信号光的数量为N×12500，则步骤S205中的比对结果，包含第二编码序列对应的N×12500个信号光中每一个经过基矢比对的信号光的比对结果。

第二编码序列由对应的N个连续的同步光的第二编码组成；第二编码的位宽小于同步光序号的位宽。一个同步光的第二编码，用于指示这个同步光是否对应有经过基矢比对的信号光。

与第一编码类似，同步光的第二编码也可以用一位二进制数表示，对于任意一个同步光，若这个同步光对应的所有信号光中，有至少一个信号光经过发射节点的基矢比对，获得了相应的比对结果，那么这个同步光就是对应有经过基矢比对的信号光的同步光，将这个同步光的第二编码设定为1，反之，若这个同步光对应的每一个信号光均未经过基矢比对，那么这个同步光就是未对应有经过基矢比对的信号光的同步光，将这个同步光的第二编码设定为0。

针对每一个成功接收的第一编码序列，发射节点可以在对这个第一编码序列对应的各个有效同步光的信号光进行基矢比对之后，生成这个第一编码序列对应的N个连续的同步光对应的第二编码序列，其中至少一个对应的信号光经过基矢比对的同步光的第二编码为1，对应的每一个信号光均未经过基矢比对的同步光的第二编码为0，然后将这个第一编码序列对应的N个同步光的第二编码组合，从而生成这N个同步光对应的第二编码序列。

对于接收失败的第一编码序列，发射节点可以在生成一个新的第一编码序列之后，直接生成这个新的第一编码序列对应的第二编码序列，并且其中的每个第二编码均为0。

需要说明的是，发射节点发送第二编码序列的顺序和第二编码序列对应的同步光的顺序一致。即，发射节点首先发送对应于第1个至第N个同步光的第二编码序列，然后发送对应于第N+1个至第2N个同步光的第二编码序列，以此类推。

每一个第二编码序列均对应于一个第二累加值，对于任意一个第二编码序列，这个第二编码序列对应的第二累加值，等于这个第二编码序列对应的N个同步光，和这N个同步光之前的其他同步光的数量之和。例如，对第1个至第N个同步光生成的第二编码序列，对应的第二累加值等于N，对第N+1个至第2N个同步光生成的第二编码序列，对应的第二累加值等于2N，以此类推。

发射节点针对每N个连续的同步光，可以将其中每一个同步光对应的若干个经过基矢比对的信号光的比对结果作为该同步光的比对结果集合，然后可以基于下述格式将第二编码序列，对应的第二累加值，以及第二编码序列对应的若干个同步光的比对结果集合一并向接收节点发送：

第二累加值，第二编码序列，检测数量1，比对结果集合1，检测数量2，比对结果集合2，……检测数量M，比对结果集合M。

若一个第二编码序列对应的每一个同步光均未经过基矢比对，则该同步光的比对结果集合为空集，发射节点只发送第二编码序列和对应的第二累加值即可。

上述数据格式中，比对结果集合对应的检测数量，用于说明这个比对结果集合中包含多少个信号光的比对结果。

例如，若一个同步光对应的所有信号光中，有500个信号光经过了基矢比对并获得了对应的比对结果，则这个同步光对应的比对结果集合中，就包含这500个信号光对应的500个比对结果，对应的检测数量就等于500。

需要说明的是，与接收节点发送第一编码序列类似，发射节点会对每N个连续的同步光执行一次步骤S205，同时，每次执行步骤S205时，发射节点都会以上述数据格式向接收节点发送数据。

也就是说，发射节点首先会针对第1个至第N个同步光，按上述格式向接收节点发送这N个同步光对应的第二编码序列，第二累加值和多个比对结果集合，然后发射节点针对第N+1个至第2N个同步光按上述格式发送对应的第二编码序列，第二累加值和多个比对结果集合，以此类推，直至发送完每一个第二编码序列，第二编码序列对应的第二累加值和比对结果集合为止。

与接收节点发送第一编码序列的方式类似，发射节点也可以按对应的同步光的顺序排列每个第二编码序列对应的各个比对结果集合，即，针对一个第二编码序列对应的N个连续的同步光，将其中第一个对应的信号光经过基矢比对的同步光的比对结果集合作为第一个比对结果集合，也就是前述比对结果集合1，将第二个对应的信号光经过基矢比对的同步光的比对结果集合作为比对结果集合2，以此类推。

S206、接收节点确定第二编码序列对应的N个同步光中，对应的信号光经过基矢比对的同步光的同步光序号，并从中筛选出用于生成密钥的同步光序号。

需要说明的是，接收节点对于每一个成功接收的第二编码序列均会执行步骤S206。

同理，发射节点向接收节点发送的第二编码序列也可能存在丢失，与前述步骤S203所述的确定接收失败的第一编码序列的方法类似，接收节点也可以根据成功接收的第二编码序列对应的第二累加值，确定是否存在接收失败的第二编码序列，并且在发现接收失败的第二编码序列之后，采用步骤S203所述的发射节点恢复第一编码序列的方法恢复生成新的第二编码序列以代替接收失败的第二编码序列。其中，接收节点自主生成的第二编码序列中的每个第二编码均用于表示对应的同步光不存在对应的经过基矢比对的信号光，结合前述例子，即接收节点生成的第二编码序列中每个第二编码均为0。

与发射节点检测有效同步光的方法类似，接收节点可以逐一检测成功接收的第二编码序列中的每个第二编码，从而确定每一个第二编码对应的同步光是否对应有经过基矢比对的信号光。

针对第二编码序列中的每一个第二编码，若接收节点通过这个第二编码的值确定出这个第二编码对应的同步光，是对应的信号光经过基矢比对的同步光，就可以按照前述发射节点确定第一编码对应的同步光序号的方式，确定这个第二编码所对应的同步光的同步光序号，具体实现方法可以参考步骤S203中的相关内容，此处不再赘述。

接收节点确定出对应有经过基矢比对的信号光的同步光的同步光序号之后，可以利用同步光序号查找本地存储的这些经过基矢比对的信号光的探测信息，以及探测得到的各信号光的量子态信息(用于记录探测得到的信号光的第二量子态)。如前文所述，有效同步光对应各个探测成功的信号光的探测信息和量子态信息在接收节点存储的过程中可能发生丢失。

针对这种情况，接收节点可以在利用成功接收的第二编码序列确定出多个对应有经过基矢比对信号光的同步光的同步光序号之后，读取本地存储的同步光序号，并将本地存储的同步光序号，和根据第二编码序列确定的同步光序号进行比对，从而确定本地存储这个同步光对应的信号光的探测信息和量子态信息是否丢失。

具体的，接收节点可以在根据成功接收的第二编码序列确定出一个对应有经过基矢比对信号光的同步光的同步光序号(记为X)之后，检测本地的环形存储空间中是否存储有同步光序号X对应的经过基矢比对的信号光的探测信息和量子态信息，若有，则将同步光序号X确定为用于生成密钥的同步光序号，反之，若接收节点本地的环形存储空间中未存储有同步光序号X对应的经过基矢比对的信号光的探测信息和量子态信息，则确定同步光序号X为不用于生成密钥的同步光序号。

综上所述，若一个同步光满足，有至少一个对应的信号光经过发射节点的基矢比对(根据第二编码序列中对应的第二编码确定)，并且这些经过基矢比对的信号光在接收节点本地存储的探测信息和量子态信息未丢失，则该同步光对应的同步光序号可以作为用于生成密钥的同步光序号，反之，若一个同步光不满足以上两个条件中的任意一个，则这个同步光的同步光序号不用于生成密钥。

S207、接收节点针对每N个连续的同步光，生成对应的第三编码序列和第三编码序列对应的第三累加值，

与前述第一编码序列和第二编码序列一致，每个同步光均对应有一个第三编码，每N个连续的同步光的第三编码，组合为这N个连续的同步光对应的第三编码序列，对于任意一个同步光，这个同步光的第三编码用于表明，这个同步光的同步光序号是否用于生成密钥，其中，同步光的第三编码的位宽，小于同步光序号的位宽。

步骤S207的具体执行过程可以参考步骤S201，此处不再赘述。

S208、接收节点向发射节点发送第三编码序列和对应的第三累加值。

与前述第一编码序列和第二编码序列类似，在一次量子密钥分发过程中发射节点发出的同步光的数量远大于N，因此接收节点会向发射节点逐一发送多个第三编码序列和对应的第三累加值，并且，第三编码序列的发送顺序和对应的同步光的顺序一致，即接收节点首先发送第1至第N个同步光对应的第三编码序列，然后发送第N+1至第2N个同步光对应的第三编码序列，再发送第2N+1至第3N个同步光对应的第三编码序列，以此类推。

接收节点可以通过预设的安全信道向发射节点发送每一个第三编码序列以及对应的第三累加值，以避免第三编码序列传输过程中丢失。

S209、发射节点根据第三编码序列确定每一个用于生成密钥的同步光序号。

发射节点通过检测第三编码序列的每个第三编码，可以确定其中对应的同步光序号用于生成密钥的第三编码，然后根据这些第三编码在第三编码序列中的位置，确定这些第三编码对应的同步光序号，最终获得接收节点所确定的用于生成密钥的同步光序号。步骤S209的具体执行过程和前述步骤S203和步骤S206类似，此处不再赘述。

确定了用于生成密钥的同步光序号之后，一方面接收节点可以针对每一个用于生成密钥的同步光序号，根据这个同步光序号对应的经过基矢比对的信号光的比对结果，确定这个同步光对应的所有信号光中解码基矢和编码基矢一致的信号光，然后将本地存储的这些解码基矢和编码基矢一致的信号光的第二量子态用于生成密钥。

另一方面，发射节点可以针对每一个用于生成密钥的同步光序号对应的同步光，根据这个同步光对应的经过基矢比对的信号光的比对结果，确定这个同步光对应的所有信号光中解码基矢和编码基矢一致的信号光，然后将本地存储的这些解码基矢和编码基矢一致的信号光的第一量子态用于生成密钥。

其中，对于一个信号光，若该信号光的解码基矢和编码基矢一致，则发射节点为这个信号光编码的第一量子态，和接收节点对这个信号光探测得到的第二量子态一致。

第一方面，本申请提供的数据传输方法利用位宽较小的同步光的第一编码，第二编码和第三编码代替现有的数据传输方法中的同步光序号，从而减少完成一次量子密钥分发所需要传输的数据量，达到减小量子密钥分发占用的网络带宽的效果。具体说明如下：

现有的传输方法中，对于任意一个同步光，若该同步光是有效同步光，则接收节点向发射节点发送信号光的探测信息时需要发送有效同步光的同步光序号，有效同步光对应的探测成功的信号光的数量，以及有效同步光对应的探测成功的信号光的探测信息，若该同步光不是有效同步光，则只发送这个同步光的同步光序号。

其中，同步光序号和探测成功的信号光的数量的位宽均与信号光的探测信息的位宽一致，即同步光序号和探测成功的信号光的数量需要用(A+B)bit的二进制数表示。

假设一次量子密钥分发过程中发射节点累计发送了M个同步光(M＝N×h，h为正整数)，则按现有的方法在这次量子密钥分发过程中，接收节点向发射节点传输探测信息时累计需要发送的数据量S1(单位为bit)为：

S1＝M×(A+B)+K×(A+B)+Sum；

其中，Sum表示所有有效同步光对应的探测成功的信号光的探测信息的数据量之和，K等于本次量子密钥分发过程中有效同步光的数量。

采用本申请提供的数据传输方法，设N＝X×(A+B)，则传输探测信息时接收节点需要分别向发射节点发送h个第一编码序列，每个第一编码序列均包括N个连续的同步光对应的第一编码，若用一位二进制数作为同步光的第一编码，那么采用本申请提供的方法传输上述M个同步光的探测信息累计需要发送的数据量S2(单位为bit)为：

S2＝h×X×(A+B)+K×(A+B)+Sum＝M+K×(A+B)+Sum；

可以发现，采用本申请提供的传输方法传输探测信息时需要发送的数据量S2小于采用现有的方法进行传输时所需要发送的数据量S1，后续同步光的比对结果的传输过程类似，不再赘述。

综上所述，本申请提供的数据传输方法可以减小量子密钥分发过程中，接收节点和发射节点进行基矢比对时所需要传输的数据量，从而减小量子密钥分发占用的网络带宽。

第二方面，如前文所述，接收节点用于存储信号光的探测信息和量子态信息的环形存储空间有可能在一次量子密钥分发的过程中发生数据溢出，即需要存储的探测信息和量子态信息的数据量超过环形存储空间的存储上限。同理，发射节点用于存储信号光的编码信息的环形存储空间也有可能发生数据溢出，即要存储的编码信息超过环形存储空间的存储上限。

本申请提供的数据传输方法中，接收节点和发射节点发生数据溢出时，均可以删除(或者说丢弃)本地的环形存储空间中原有一部分数据，然后写入新的数据，以便继续执行后续步骤。

并且，无论发射节点和接收节点是因为数据溢出而主动丢弃一部分数据，还是因为存储以及传输数据的过程中发生异常情况而导致一部分数据丢失，本申请提供的数据传输方法均仍然能够实现量子密钥分发，具有良好的容错能力。换言之，即使在一次量子密钥分发过程中发生数据溢出和丢失，本申请提供的数据传输方法仍然可以支持这次量子密钥分发顺利完成。

发射节点可以根据接收的第一编码序列确定每个同步光的同步光序号，并基于同步光序号判断对应的信号光的编码信息是否丢失，若判断出某个同步光对应的信号光的编码信息丢失，则不对这个同步光对应的信号光进行基矢比对。

同样的，接收节点可以根据接收的第二编码序列确定每个同步光的同步光序号，并基于同步光序号确定本地存储的这个同步光对应的探测成功的信号光的探测信息和量子态信息是否丢失，然后将对应的探测成功的信号光的探测信息和量子态信息未丢失的同步光序号确定为用于生成密钥的同步光序号，通过第三编码序列将用于生成密钥的同步光序号传递给发射节点，从而避免发射节点和接收节点利用对应的探测成功的信号光的探测信息和量子态信息已丢失的同步光序号生成密钥。

由此，在接收节点存储的探测信息和量子态信息，以及发射节点存储的编码信息发生丢失的情况下，接收节点和发射节点能够通过本申请提供的方法筛选出其中对应的信号光的探测信息，量子态信息和编码信息均未丢失的同步光序号作为用于生成密钥的同步光序号，从而避免将那些对应的信号光的探测信息，量子态信息或编码信息丢失(包括因为数据溢出而主动丢弃，以及由于异常情况而丢失)的同步光序号用于生成密钥，确保量子密钥分发过程能够顺利执行。因此，本方案可以支持量子密钥分发过程在发生数据溢出和丢失的情况下正常执行，具有良好的容错能力。

基于本申请实施例提供的数据传输方法，本申请实施例还提供一种配置于接收节点的，应用于量子密钥分发的数据传输装置，和一种配置于发射节点的，应用于量子密钥分发的数据传输装置。可以理解的，一个节点可以在一次量子密钥分发过程中作为接收节点，而在另一次量子密钥分发过程中作为发射节点，因此，本申请实施例提供的两种数据传输装置可以配置于同一个节点。

请参考图4，本申请实施例提供的，应用于量子密钥分发的数据传输装置配置于接收节点时，可以包括以下单元：

第一发送单元401，用于针对每N个连续的同步光，生成由N个同步光的第一编码组成的第一编码序列，并向发射节点发送第一编码序列，N个同步光中有效同步光的信号光的探测信息，和第一编码序列的第一累加值。

其中，N是预设的正整数；有效同步光指代对应有至少一个探测成功的信号光的同步光；第一编码的位宽小于同步光序号的位宽。

接收单元402，用于接收发射节点反馈的由N个连续的同步光的第二编码组成的第二编码序列，第二编码序列的第二累加值，以及N个同步光对应的、且经过基矢比对的信号光的比对结果。

其中，同步光的第二编码用于指示同步光是否对应有经过基矢比对的信号光，第二编码的位宽小于同步光序号的位宽。

确定单元403，用于针对每一个成功接收的第二编码序列，确定第二编码序列对应的N个同步光中对应的信号光经过基矢比对的同步光的同步光序号，并确定出其中用于生成密钥的同步光序号。

第二发送单元404，用于针对每N个连续的同步光，生成由N个同步光的第三编码组成的第三编码序列，并向发射节点发送第三编码序列和第三编码序列的第三累加值。

其中，第三编码用于指示对应的同步光序号是否用于生成密钥；第三编码的位宽小于同步光序号的位宽。

可选的，确定单元403确定第二编码序列对应的每一个经过基矢比对的同步光的同步光序号时，具体用于：

针对所述第二编码序列对应的每一个同步光，根据所述同步光的第二编码判断所述同步光是否对应有经过基矢比对的信号光；

针对所述第二编码序列对应的每一个同步光，若所述同步光对应有经过基矢比对的信号光，根据所述第二编码在所述第二编码序列中的位置和所述第二编码序列的第二累加值，计算得到所述发射节点在所述同步光之前发射的同步光的数量，作为所述同步光的同步光序号。

信号光的探测信息包括接收节点探测得到的，该信号光的解码基矢和位置信息。

其中，N等于一个信号光的探测信息的位宽的X倍，X为预设的正整数。

可选的，同步光的第一编码，可以是一位二进制数。

第一发送单元401生成由N个同步光的第一编码组成的第一编码序列时，具体用于：

针对N个同步光中的每一个同步光，判断同步光是否对应有至少一个探测成功的信号光；

针对N个同步光中的每一个同步光，若同步光对应有至少一个探测成功的信号光，将同步光的第一编码设定为1；

针对N个同步光中的每一个同步光，若不存在同步光对应的探测成功的信号光，将同步光的第一编码设定为0；

组合N个同步光的第一编码，得到N个同步光的第一编码序列。

可选的，同步光的第三编码，也可以是一位二进制数。

第二发送单元404生成由N个同步光的第三编码组成的第三编码序列时，具体用于：

针对N个同步光中的每一个同步光，判断同步光的同步光序号是否为用于生成密钥的同步光序号；

针对N个同步光中的每一个同步光，若同步光的同步光序号是用于生成密钥的同步光序号，将同步光的第三编码设定为1；

针对N个同步光中的每一个同步光，若同步光的同步光序号不是用于生成密钥的同步光序号，将同步光的第三编码设定为0；

组合N个同步光的第三编码，得到N个同步光的第三编码序列。

请参考图5，本申请实施例提供的，应用于量子密钥分发的数据传输装置在配置于发射节点时，可以包括以下单元：

第一获得单元501，用于获得接收节点针对每N个连续的同步光发送的，N个同步光的第一编码组成的第一编码序列，N个同步光中有效同步光的信号光的探测信息，和第一编码序列的第一累加值。

其中，N是预设的正整数；有效同步光指代对应有至少一个探测成功的信号光的同步光；第一编码用于指示对应的同步光是否为有效同步光；第一编码的位宽小于同步光序号的位宽。

比对单元502，用于针对每一个成功接收的第一编码序列，确定第一编码序列对应的每一个有效同步光的同步光序号，并利用根据有效同步光的同步光序号查找得到的、有效同步光对应的信号光的编码信息对有效同步光的每一个探测成功的信号光进行基矢比对，得到探测成功的信号光的比对结果。

发送单元503，用于针对每N个连续的同步光，生成由N个同步光的第二编码组成的第二编码序列，并向接收节点发送第二编码序列，第二编码序列的第二累加值，以及N个同步光对应的、且经过基矢比对的信号光的比对结果。

其中，同步光的第二编码用于指示同步光是否对应有经过基矢比对的信号光；第二编码的位宽小于同步光序号的位宽。

第二获得单元504，用于获得接收节点反馈的、由N个连续的同步光的第三编码组成的第三编码序列和第三编码序列的第三累加值，并根据每个第三编码序列确定每一个用于生成密钥的同步光序号。

其中，第三编码表征对应同步光的同步光序号是否用于生成密钥；第三编码的位宽小于同步光序号的位宽。

比对单元502利用根据有效同步光的同步光序号查找得到的编码信息对有效同步光的探测信息进行基矢比对，得到有效同步光的比对结果时，具体用于：

利用有效同步光的同步光序号在本地存储空间中查找，得到有效同步光对应的每一个探测成功的信号光的编码信息；

针对有效同步光对应的每一个探测成功的信号光，检测信号光的编码信息所记录的编码基矢和信号光的探测信息所记录的解码基矢是否一致，得到信号光的比对结果；其中，信号光的比对结果为解码基矢和编码基矢一致，或者解码基矢和编码基矢不一致。

可选的，一个同步光的第二编码可以用一位二进制数表示。

发送单元503生成由N个同步光的第二编码组成的第二编码序列时，具体用于：

针对N个同步光中的每一个同步光，判断是否存在同步光对应的、且经过基矢比对的信号光；

针对N个同步光中的每一个同步光，若存在同步光对应的、且经过基矢比对的信号光，将同步光的第二编码设定为1；

针对N个同步光中的每一个同步光，若不存在同步光对应的、且经过基矢比对的信号光，将同步光的第二编码设定为0；

组合N个同步光的第二编码，得到N个同步光的第二编码序列。

本申请任一实施例所提供的数据传输装置，其具体工作原理可以参考本申请实施例所提供的数据传输方法中的相关步骤，此处不再赘述。

本申请提供一种量子密钥分发过程的数据传输装置，应用于量子密钥分发系统中的接收节点，针对每N个连续的同步光，第一发送单元401生成N个同步光的第一编码组成的第一编码序列，并向发射节点发送第一编码序列，N个同步光中的有效同步光的探测信息，和第一编码序列的第一累加值；接收单元402接收发射节点反馈的第二编码序列，第二编码序列的第二累加值，以及第二编码序列对应的、且经过基矢比对的同步光的比对结果；确定单元403将每个成功接收的第二编码序列对应的，经过基矢比对且对应的探测信息未丢失的同步光序号确定为用于生成密钥的同步光序号，针对发射节点发射的每N个连续的同步光，第二发送单元404向发射节点发送N个同步光对应的第三编码组成的第三编码序列和第三编码序列的第三累加值；第三编码用于指示对应的同步光序号是否用于生成密钥。上述第一编码，第二编码和第三编码的位宽均小于同步光序号的位宽，本方案在进行数据传输时利用位宽较小的编码代替现有的位宽较大的同步光序号，因此可以有效的减小量子密钥分发过程所占用的网络带宽。

进一步的，配置于接收节点时，本申请提供的数据传输装置可以筛选出对应的信号光的探测信息和量子态信息丢失的同步光，配置于发射节点时，本申请提供的数据传输装置可以筛选出对应的信号光的编码信息丢失的同步光，并且通过在发射节点和接收节点之间传递第一编码序列，第二编码序列和第三编码序列的方式避免发射节点和接收节点将对应的信号光的探测信息，量子态信息或编码信息丢失的同步光的同步光序号用于后续生成密钥的过程。因此，本申请实施例提供的数据传输装置可以在发生数据溢出和丢失的情况下支持量子密钥分发过程正常执行。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

需要注意，本发明中提及的“第一”、“第二”等概念仅用于对不同的装置、模块或单元进行区分，并非用于限定这些装置、模块或单元所执行的功能的顺序或者相互依存关系。

专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种应用于量子密钥分发的数据传输方法，其特征在于，应用于量子密钥分发系统中的接收节点，所述数据传输方法包括：

针对每N个连续的同步光，生成由所述N个同步光的第一编码组成的第一编码序列，并向发射节点发送所述第一编码序列，所述N个同步光中有效同步光的信号光的探测信息，和所述第一编码序列的第一累加值；其中，所述N是预设的正整数；所述有效同步光指代对应有至少一个探测成功的信号光的同步光；所述第一编码用于指示对应的同步光是否为有效同步光；所述第一编码的位宽小于同步光序号的位宽；

接收所述发射节点反馈的由N个连续的同步光的第二编码组成的第二编码序列，所述第二编码序列的第二累加值，以及所述N个同步光对应的、且经过基矢比对的信号光的比对结果；其中，所述同步光的第二编码用于指示所述同步光是否对应有经过基矢比对的信号光，所述第二编码的位宽小于同步光序号的位宽；

针对每一个成功接收的第二编码序列，确定所述第二编码序列对应的N个同步光中对应的信号光经过基矢比对的同步光的同步光序号，并确定出其中用于生成密钥的同步光序号；

针对每N个连续的同步光，生成由所述N个同步光的第三编码组成的第三编码序列，并向所述发射节点发送所述第三编码序列和所述第三编码序列的第三累加值；其中，所述第三编码用于指示对应的同步光序号是否用于生成密钥；所述第三编码的位宽小于所述同步光序号的位宽。

2.根据权利要求1所述的数据传输方法，其特征在于，所述确定所述第二编码序列对应的N个同步光中对应的信号光经过基矢比对的同步光的同步光序号，包括：

针对所述第二编码序列对应的每一个同步光，根据所述同步光的第二编码判断所述同步光是否对应有经过基矢比对的信号光；

针对所述第二编码序列对应的每一个同步光，若所述同步光对应有经过基矢比对的信号光，根据所述第二编码在所述第二编码序列中的位置和所述第二编码序列的第二累加值，计算得到所述发射节点在所述同步光之前发射的同步光的数量，作为所述同步光的同步光序号。

3.根据权利要求1所述的数据传输方法，其特征在于，所述信号光的探测信息包括，所述接收节点探测得到的，所述信号光的位置信息和解码基矢；

其中，所述N等于一个信号光的所述探测信息的位宽的X倍，所述X为预设的正整数。

4.根据权利要求1所述的数据传输方法，其特征在于，所述同步光的第一编码，是一位二进制数；

其中，所述生成由所述N个同步光的第一编码组成的第一编码序列，包括：

针对所述N个同步光中的每一个所述同步光，判断所述同步光是否对应有至少一个探测成功的信号光；

针对所述N个同步光中的每一个所述同步光，若所述同步光对应有至少一个探测成功的信号光，将所述同步光的第一编码设定为1；

针对所述N个同步光中的每一个所述同步光，若不存在所述同步光对应的探测成功的信号光，将所述同步光的第一编码设定为0；

组合所述N个同步光的第一编码，得到所述N个同步光的第一编码序列。

5.根据权利要求1所述的数据传输方法，其特征在于，所述同步光的第三编码，是一位二进制数；

其中，所述生成由所述N个同步光的第三编码组成的第三编码序列，包括：

针对所述N个同步光中的每一个所述同步光，判断所述同步光的同步光序号是否为用于生成密钥的同步光序号；

针对所述N个同步光中的每一个所述同步光，若所述同步光的同步光序号是用于生成密钥的同步光序号，将所述同步光的第三编码设定为1；

针对所述N个同步光中的每一个所述同步光，若所述同步光的同步光序号不是用于生成密钥的同步光序号，将所述同步光的第三编码设定为0；

组合所述N个同步光的第三编码，得到所述N个同步光的第三编码序列。

6.一种应用于量子密钥分发的数据传输方法，其特征在于，应用于量子密钥分发系统中的发射节点，所述数据传输方法包括：

获得接收节点针对每N个连续的同步光发送的，所述N个同步光的第一编码组成的第一编码序列，所述N个同步光中有效同步光的信号光的探测信息，和所述第一编码序列的第一累加值；其中，所述N是预设的正整数；所述有效同步光指代对应有至少一个探测成功的信号光的同步光；所述第一编码的位宽小于同步光序号的位宽；

针对每一个成功接收的第一编码序列，确定所述第一编码序列对应的每一个有效同步光的同步光序号，并利用根据所述有效同步光的同步光序号查找得到的、所述有效同步光对应的信号光的编码信息对所述有效同步光的每一个所述探测成功的信号光进行基矢比对，得到所述探测成功的信号光的比对结果；

针对每N个连续的同步光，生成由所述N个同步光的第二编码组成的第二编码序列，并向所述接收节点发送所述第二编码序列，所述第二编码序列的第二累加值，以及所述N个同步光对应的、且经过基矢比对的信号光的比对结果；其中，所述同步光的第二编码用于指示所述同步光是否对应有经过基矢比对的信号光；所述第二编码的位宽小于同步光序号的位宽；

获得接收节点反馈的、由N个连续的同步光的第三编码组成的第三编码序列和所述第三编码序列的第三累加值，并根据每个所述第三编码序列确定每一个用于生成密钥的同步光序号；其中，所述第三编码表征对应同步光的同步光序号是否用于生成密钥；所述第三编码的位宽小于所述同步光序号的位宽。

7.根据权利要求6所述的数据传输方法，其特征在于，所述利用根据所述有效同步光的同步光序号查找得到的、所述有效同步光对应的信号光的编码信息对所述有效同步光的每一个所述探测成功的信号光进行基矢比对，得到所述探测成功的信号光的比对结果，包括：

利用所述有效同步光的同步光序号在本地存储空间中查找，得到所述有效同步光对应的每一个探测成功的信号光的编码信息；

针对所述有效同步光对应的每一个探测成功的信号光，检测所述信号光的编码信息所记录的编码基矢和所述信号光的探测信息所记录的解码基矢是否一致，得到所述信号光的比对结果；其中，所述信号光的比对结果为解码基矢和编码基矢一致，或者解码基矢和编码基矢不一致。

8.根据权利要求6所述的数据传输方法，其特征在于，所述同步光的第二编码，是一位二进制数；

其中，所述生成由所述N个同步光的第二编码组成的第二编码序列，包括：

针对所述N个同步光中的每一个所述同步光，判断是否存在所述同步光对应的、且经过基矢比对的信号光；

针对所述N个同步光中的每一个所述同步光，若存在所述同步光对应的、且经过基矢比对的信号光，将所述同步光的第二编码设定为1；

针对所述N个同步光中的每一个所述同步光，若不存在所述同步光对应的、且经过基矢比对的信号光，将所述同步光的第二编码设定为0；

组合所述N个同步光的第二编码，得到所述N个同步光的第二编码序列。

9.一种应用于量子密钥分发的数据传输装置，其特征在于，应用于量子密钥分发系统中的接收节点，所述数据传输装置包括：

第一发送单元，用于针对每N个连续的同步光，生成由所述N个同步光的第一编码组成的第一编码序列，并向发射节点发送所述第一编码序列，所述N个同步光中有效同步光的信号光的探测信息，和所述第一编码序列的第一累加值；其中，所述N是预设的正整数；所述有效同步光指代对应有至少一个探测成功的信号光的同步光；所述第一编码用于指示对应的同步光是否为有效同步光；所述第一编码的位宽小于同步光序号的位宽；

接收单元，用于接收所述发射节点反馈的由N个连续的同步光的第二编码组成的第二编码序列，所述第二编码序列的第二累加值，以及所述N个同步光对应的、且经过基矢比对的信号光的比对结果；其中，所述同步光的第二编码用于指示所述同步光是否对应有经过基矢比对的信号光，所述第二编码的位宽小于同步光序号的位宽；

确定单元，用于针对每一个成功接收的第二编码序列，确定所述第二编码序列对应的N个同步光中对应的信号光经过基矢比对的同步光的同步光序号，并确定出其中用于生成密钥的同步光序号；

第二发送单元，用于针对每N个连续的同步光，生成由所述N个同步光的第三编码组成的第三编码序列，并向所述发射节点发送所述第三编码序列和所述第三编码序列的第三累加值；其中，所述第三编码用于指示对应的同步光序号是否用于生成密钥；所述第三编码的位宽小于所述同步光序号的位宽。

10.一种应用于量子密钥分发的数据传输装置，其特征在于，应用于量子密钥分发系统中的发射节点，所述数据传输装置包括：

第一获得单元，用于获得接收节点针对每N个连续的同步光发送的，所述N个同步光的第一编码组成的第一编码序列，所述N个同步光中有效同步光的信号光的探测信息，和所述第一编码序列的第一累加值；其中，所述N是预设的正整数；所述有效同步光指代对应有至少一个探测成功的信号光的同步光；所述第一编码的位宽小于同步光序号的位宽；

比对单元，用于针对每一个成功接收的第一编码序列，确定所述第一编码序列对应的每一个有效同步光的同步光序号，并利用根据所述有效同步光的同步光序号查找得到的、所述有效同步光对应的信号光的编码信息对所述有效同步光的每一个所述探测成功的信号光进行基矢比对，得到所述探测成功的信号光的比对结果；

发送单元，用于针对每N个连续的同步光，生成由所述N个同步光的第二编码组成的第二编码序列，并向所述接收节点发送所述第二编码序列，所述第二编码序列的第二累加值，以及所述N个同步光对应的、且经过基矢比对的信号光的比对结果；其中，所述同步光的第二编码用于指示所述同步光是否对应有经过基矢比对的信号光；所述第二编码的位宽小于同步光序号的位宽；

第二获得单元，用于获得接收节点反馈的、由N个连续的同步光的第三编码组成的第三编码序列和所述第三编码序列的第三累加值，并根据每个所述第三编码序列确定每一个用于生成密钥的同步光序号；其中，所述第三编码表征对应同步光的同步光序号是否用于生成密钥；所述第三编码的位宽小于所述同步光序号的位宽。

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