CN115473628B - 一种量子网络安全基站、基站间连接交互系统及交互方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种量子网络安全基站、基站间连接交互系统及交互方法，其中基站包括相互连接的基本模块和混合模块，基本模块包括上一级基站QRN连接单元、同级基站QRN连接单元、下一级基站QRN连接单元和QRN下发单元；混合模块包括网管系统、QRN产生单元、设备认证单元、路由算法单元以及接口单元，实际使用中还需添加的其他功能均加至混合模块。本发明的基站最多有五级，各级基站结构简易、统一且具有普适性，易于复制拓展；而且该基站通过QRN进行加密通信，有效保证了网络的高安全性。

Description

一种量子网络安全基站、基站间连接交互系统及交互方法
技术领域
本发明涉及网络安全领域，具体涉及一种量子网络安全基站、基站间连接交互系统及交互方法。
背景技术
随着互联网+的兴起，经济生活的方方面面都与网络结合的越来越紧密。网络已经渗透到人们生活的方方面面，网络安全问题也越来越受到重视。
目前网络安全采取的主要措施有：物理安全措施、数据传输安全技术、内外网隔离技术、入侵检测技术等。这些技术都是在网络的某一层中利用算法进行安全保障，在实施时需要将算法嵌入到相应层的协议中，不同的层需要不同的安全算法，操作复杂、不具普适性，且安全性标准不统一。
与此同时，现有的加密技术往往基于数学复杂性问题，无法实现无条件安全的加密通信，因此现有的安全网络通信技术容易受到算力、算法进步的威胁，尤其是量子计算机的威胁。
当下互联网发展情形下，亟需一种简易且普适性的网络安全基站来保障网络安全。
发明内容
发明目的：本发明目的是提供一种量子网络安全基站、基站间连接交互系统及交互方法，解决了现有的安全网络通信技术容易受到算力、算法进步的威胁，尤其是量子计算机的威胁问题。本发明的基站通过QRN进行加密通信，有效保证了网络的高安全性。
技术方案：本发明一种量子网络安全基站，该基站包括相互连接的基本模块和混合模块，所述基本模块用于执行基站通信时QRN配对、交互，所述混合模块用于执行基站中除QRN配对、交互之外的所有数据信息处理、管理和通信；
其中，所述基本模块包括上一级基站QRN连接单元、同级基站QRN连接单元、下一级基站QRN连接单元和QRN下发单元；所述基站中上一级基站QRN连接单元用于接收并存储与上一级基站通信用的QRN；基站中同级基站QRN连接单元用于接收并存储与同级基站通信用的QRN；基站中下一级基站QRN连接单元用于接收并存储与下一级基站通信用的QRN；所述QRN下发单元用于接收QRN，并进行分发；
所述混合模块包括网管系统和QRN产生单元，QRN产生单元与网管系统连接，所述QRN产生单元用于生成QRN，并将新生成的QRN通过网管系统传输至QRN下发单元。
进一步的，所述混合模块还包括设备认证单元、路由算法单元以及接口单元，设备认证单元、路由算法单元以及接口单元均与网管系统连接；所述设备认证单元用于对接入该基站的设备进行识别、对应、注销；所述路由算法单元用于对进行加密通信的基站或用户之间计算可用连接路径；所述接口单元用于与待接入基站的设备进行连接，执行信息的接入，也用于执行基站的通信接口功能。
进一步的，所述基站中同级基站QRN连接单元的存储空间被分割为N个的存储区域，N≥3，所述同级基站QRN连接单元中存储区域的数量与连接该基站的同级基站数量相同且一一对应；所述基站中下一级基站QRN连接单元的存储空间被分割为M个的存储区域，M≥1，所述下一级基站QRN连接单元中存储区域的数量与连接该基站的下一级基站数量相同且一一对应。
进一步的，所述上一级基站QRN连接单元、每个同级基站QRN连接单元的存储区域、每个下一级基站QRN连接单元的存储区域均划分为两个区：工作区和储备区；所述工作区和储备区按比例对其所在区域含有的存储容量进行划分。
本发明还包括一种量子网络安全基站间连接交互系统，包括：多级基站，所述多级基站中的基站均为上述任一项所述的基站；所述多级基站包括三级基站、四级基站和五级基站，三级基站、四级基站、五级基站的基站等级依次降低，五级基站为最底层基站；
所述三级基站中的下一级基站QRN连接单元与四级基站的上一级基站QRN连接单元连接，所述四级基站的下一级基站QRN连接单元与五级基站的上一级基站QRN连接单元连接，所述五级基站的下一级基站QRN连接单元与用户连接；
所述三级基站的QRN下发单元分别与三级基站中的下一级基站QRN连接单元、四级基站的上一级基站QRN连接单元、四级基站的同级基站QRN连接单元、四级基站的QRN下发单元、与四级基站相连的同级基站中同级基站QRN连接单元连接；
所述四级基站的QRN下发单元分别与四级基站中的下一级基站QRN连接单元、五级基站的上一级基站QRN连接单元、五级基站的同级基站QRN连接单元、五级基站的QRN下发单元、与五级基站相连的同级基站中同级基站QRN连接单元连接；
所述五级基站的QRN下发单元与五级基站中的下一级基站QRN连接单元连接；
所述连接交互系统中最高等级的基站，该最高等级的基站中QRN下发单元还分别与该基站的同级基站QRN连接单元、与最高等级的基站相连的同级基站中同级基站QRN连接单元连接。
进一步的，所述多级基站还包括二级基站，所述二级基站的基站等级高于三级基站；
所述二级基站中的下一级基站QRN连接单元与三级基站的上一级基站QRN连接单元连接；
所述二级基站的QRN下发单元分别与二级基站中的下一级基站QRN连接单元、三级基站的上一级基站QRN连接单元、三级基站的同级基站QRN连接单元、与三级基站相连的同级基站中同级基站QRN连接单元连接；所述三级基站至五级基站的QRN下发单元连接与权利要求4相同；
进一步的，所述多级基站还包括一级基站，所述一级基站的基站等级高于二级基站；
所述一级基站中的下一级基站QRN连接单元与二级基站的上一级基站QRN连接单元连接；
所述一级基站的QRN下发单元分别与一级基站中的下一级基站QRN连接单元、二级基站的上一级基站QRN连接单元、二级基站的同级基站QRN连接单元、与二级基站相连的同级基站中同级基站QRN连接单元连接；所述二级基站至五级基站的QRN下发单元连接与权利要求5相同。
进一步的，一种量子网络安全基站间连接交互系统的交互方法，包括以下步骤：
(1)确定系统中的三级基站为最高等级的基站，三级基站的QRN产生单元生成三级基站QRN、四级基站QRN、五级基站QRN、用户QRN和用户QRN’，并将生成的所有级别QRN通过网管系统传输至三级基站的QRN下发单元，所述用户QRN和用户QRN’是配对的；
(2)三级基站的QRN下发单元将三级基站QRN下发给该三级基站的同级基站QRN连接单元和与该三级基站相连的三级基站中同级基站QRN连接单元用于同级基站通信，其中该三级基站的同级基站QRN连接单元和与该三级基站相连的三级基站中同级基站QRN连接单元中的QRN是配对的；
三级基站的QRN下发单元将四级基站QRN中一部分下发给三级基站中的下一级基站QRN连接单元和四级基站的上一级基站QRN连接单元用于上下级基站通信，其中三级基站中的下一级基站QRN连接单元和四级基站的上一级基站QRN连接单元中的QRN是配对的；三级基站的QRN下发单元将四级基站QRN中另一部分下发给四级基站的同级基站QRN连接单元和与该四级基站相连的四级基站中同级基站QRN连接单元用于同级基站通信，其中该四级基站的同级基站QRN连接单元和与该四级基站相连的四级基站中同级基站QRN连接单元中的QRN是配对的；
同时，三级基站的QRN下发单元将五级基站QRN和用户QRN下发给四级基站的QRN下发单元；
(3)四级基站的QRN下发单元将五级基站QRN中一部分下发给四级基站中的下一级基站QRN连接单元和五级基站的上一级基站QRN连接单元用于上下级基站通信，其中四级基站中的下一级基站QRN连接单元和五级基站的上一级基站QRN连接单元中的QRN是配对的；四级基站的QRN下发单元将五级基站QRN中另一部分下发给五级基站的同级基站QRN连接单元和与该五级基站相连的五级基站中同级基站QRN连接单元用于同级基站通信，其中该五级基站的同级基站QRN连接单元和与该五级基站相连的五级基站中同级基站QRN连接单元中的QRN是配对的；
同时，四级基站的QRN下发单元将用户QRN下发给五级基站的QRN下发单元；
(4)五级基站的QRN下发单元将用户QRN下发给五级基站中的下一级基站QRN连接单元，三级基站的QRN下发单元将用户QRN’配送至用户，用户QRN和用户QRN’配对用于基站与用户通信，依照上述各级基站间的QRN交互实现各级基站或用户之间的通信。
进一步的，一种量子网络安全基站间连接交互系统的交互方法，包括以下步骤：
(1)确定系统中的二级基站为最高等级的基站，二级基站的QRN产生单元生成二级基站QRN和三级基站QRN，并将生成的所有级别QRN通过网管系统传输至二级基站的QRN下发单元；
(2)二级基站的QRN下发单元将二级基站QRN下发给该二级基站的同级基站QRN连接单元和与该二级基站相连的二级基站中同级基站QRN连接单元用于同级基站通信，其中该二级基站的同级基站QRN连接单元和与该二级基站相连的二级基站中同级基站QRN连接单元中的QRN是配对的；
二级基站的QRN下发单元将三级基站QRN中一部分下发给二级基站中的下一级基站QRN连接单元和三级基站的上一级基站QRN连接单元用于上下级基站通信，其中二级基站中的下一级基站QRN连接单元和三级基站的上一级基站QRN连接单元中的QRN是配对的；二级基站的QRN下发单元将三级基站QRN中另一部分下发给三级基站的同级基站QRN连接单元和与该三级基站相连的三级基站中同级基站QRN连接单元用于同级基站通信，其中该三级基站的同级基站QRN连接单元和与该三级基站相连的三级基站中同级基站QRN连接单元中的QRN是配对的；
(3)三级基站的QRN产生单元生成四级基站QRN、五级基站QRN、用户QRN和用户QRN’，并将生成的所有级别QRN通过网管系统传输至三级基站的QRN下发单元，所述用户QRN和用户QRN’是配对的；
三级基站的QRN下发单元将四级基站QRN中一部分下发给三级基站中的下一级基站QRN连接单元和四级基站的上一级基站QRN连接单元用于上下级基站通信，其中三级基站中的下一级基站QRN连接单元和四级基站的上一级基站QRN连接单元中的QRN是配对的；三级基站的QRN下发单元将四级基站QRN中另一部分下发给四级基站的同级基站QRN连接单元和与该四级基站相连的四级基站中同级基站QRN连接单元用于同级基站通信，其中该四级基站的同级基站QRN连接单元和与该四级基站相连的四级基站中同级基站QRN连接单元中的QRN是配对的；
同时，三级基站的QRN下发单元将五级基站QRN和用户QRN下发给四级基站的QRN下发单元；
(4)四级基站的QRN下发单元将五级基站QRN中一部分下发给四级基站中的下一级基站QRN连接单元和五级基站的上一级基站QRN连接单元用于上下级基站通信，其中四级基站中的下一级基站QRN连接单元和五级基站的上一级基站QRN连接单元中的QRN是配对的；四级基站的QRN下发单元将五级基站QRN中另一部分下发给五级基站的同级基站QRN连接单元和与该五级基站相连的五级基站中同级基站QRN连接单元用于同级基站通信，其中该五级基站的同级基站QRN连接单元和与该五级基站相连的五级基站中同级基站QRN连接单元中的QRN是配对的；
同时，四级基站的QRN下发单元将用户QRN下发给五级基站的QRN下发单元；
(5)五级基站的QRN下发单元将用户QRN下发给五级基站中的下一级基站QRN连接单元，三级基站的QRN下发单元将用户QRN’配送至用户，用户QRN和用户QRN’配对用于基站与用户通信，依照上述各级基站间的QRN交互实现各级基站或用户之间的通信。
进一步的，一种量子网络安全基站间连接交互系统的交互方法，包括以下步骤：
(1)确定系统中的一级基站为最高等级的基站，一级基站的QRN产生单元生成一级基站QRN和二级基站QRN，并将生成的所有级别QRN通过网管系统传输至一级基站的QRN下发单元；
(2)一级基站的QRN下发单元将一级基站QRN下发给该一级基站的同级基站QRN连接单元和与该一级基站相连的一级基站中同级基站QRN连接单元用于同级基站通信，其中该一级基站的同级基站QRN连接单元和与该一级基站相连的一级基站中同级基站QRN连接单元中的QRN是配对的；
一级基站的QRN下发单元将二级基站QRN中一部分下发给一级基站中的下一级基站QRN连接单元和二级基站的上一级基站QRN连接单元用于上下级基站通信，其中一级基站中的下一级基站QRN连接单元和二级基站的上一级基站QRN连接单元中的QRN是配对的；一级基站的QRN下发单元将二级基站QRN中另一部分下发给二级基站的同级基站QRN连接单元和与该二级基站相连的二级基站中同级基站QRN连接单元用于同级基站通信，其中该二级基站的同级基站QRN连接单元和与该二级基站相连的二级基站中同级基站QRN连接单元中的QRN是配对的；
(3)二级基站的QRN产生单元生成三级基站QRN，并将生成的三级基站QRN通过网管系统传输至二级基站的QRN下发单元；
二级基站的QRN下发单元将三级基站QRN中一部分下发给二级基站中的下一级基站QRN连接单元和三级基站的上一级基站QRN连接单元用于上下级基站通信，其中二级基站中的下一级基站QRN连接单元和三级基站的上一级基站QRN连接单元中的QRN是配对的；二级基站的QRN下发单元将三级基站QRN中另一部分下发给三级基站的同级基站QRN连接单元和与该三级基站相连的三级基站中同级基站QRN连接单元用于同级基站通信，其中该三级基站的同级基站QRN连接单元和与该三级基站相连的三级基站中同级基站QRN连接单元中的QRN是配对的；
(4)三级基站的QRN产生单元生成四级基站QRN、五级基站QRN、用户QRN和用户QRN’，并将生成的所有级别QRN通过网管系统传输至三级基站的QRN下发单元，所述用户QRN和用户QRN’是配对的；
三级基站的QRN下发单元将四级基站QRN中一部分下发给三级基站中的下一级基站QRN连接单元和四级基站的上一级基站QRN连接单元用于上下级基站通信，其中三级基站中的下一级基站QRN连接单元和四级基站的上一级基站QRN连接单元中的QRN是配对的；三级基站的QRN下发单元将四级基站QRN中另一部分下发给四级基站的同级基站QRN连接单元和与该四级基站相连的四级基站中同级基站QRN连接单元用于同级基站通信，其中该四级基站的同级基站QRN连接单元和与该四级基站相连的四级基站中同级基站QRN连接单元中的QRN是配对的；
同时，三级基站的QRN下发单元将五级基站QRN和用户QRN下发给四级基站的QRN下发单元；
(5)四级基站的QRN下发单元将五级基站QRN中一部分下发给四级基站中的下一级基站QRN连接单元和五级基站的上一级基站QRN连接单元用于上下级基站通信，其中四级基站中的下一级基站QRN连接单元和五级基站的上一级基站QRN连接单元中的QRN是配对的；四级基站的QRN下发单元将五级基站QRN中另一部分下发给五级基站的同级基站QRN连接单元和与该五级基站相连的五级基站中同级基站QRN连接单元用于同级基站通信，其中该五级基站的同级基站QRN连接单元和与该五级基站相连的五级基站中同级基站QRN连接单元中的QRN是配对的；
同时，四级基站的QRN下发单元将用户QRN下发给五级基站的QRN下发单元；
(6)五级基站的QRN下发单元将用户QRN下发给五级基站中的下一级基站QRN连接单元，三级基站的QRN下发单元将用户QRN’配送至用户，用户QRN和用户QRN’配对用于基站与用户通信，依照上述各级基站间的QRN交互实现各级基站或用户之间的通信。
进一步的，所述一级基站的QRN下发单元将二级基站QRN中一部分下发给一级基站中的下一级基站QRN连接单元和二级基站的上一级基站QRN连接单元用于上下级基站通信，通信时QRN下发具体步骤为：
(1)一级基站与二级基站进行通信，消耗一级基站的下一级基站QRN连接单元的工作区和二级基站的上一级基站QRN连接单元的工作区中配对的QRN；
(2)一级基站的下一级基站QRN连接单元的储备区和二级基站的上一级基站QRN连接单元的储备区分别向各自单元的工作区补充配对的QRN，保持工作区中QRN处于充满状态；
(3)判断一级基站中的下一级基站QRN连接单元的储备区QRN是否耗尽，如果还未耗尽，一级基站中的下一级基站QRN连接单元的储备区QRN向其工作区中补充QRN用于一级基站与二级基站通信，如果已耗尽，则执行下一步；
(4)一级基站中的下一级基站QRN连接单元和/或二级基站的上一级基站QRN连接单元向一级基站的QRN下发单元发起下发QRN请求；
(5)一级基站的QRN下发单元接收请求，提取配对的二级基站QRN；将提取出来的二级基站QRN下发至一级基站中的下一级基站QRN连接单元的储备区和二级基站的上一级基站QRN连接单元的储备区，其中一级基站中的下一级基站QRN连接单元的储备区QRN和二级基站的上一级基站QRN连接单元的储备区QRN是配对的；
(6)判断一级基站中的下一级基站QRN连接单元的储备区QRN是否已充满，如果已充满，则完成此次下发操作；如未充满，则返回步骤(4)继续下发，直至一级基站中的下一级基站QRN连接单元的储备区中充满QRN；通过以上过程，完成一级基站与二级基站之间通信用的QRN下发。
本发明的有益效果：
(1)本发明的基站最多有五级，各级基站结构简易、统一且具有普适性，易于复制拓展；
(2)本发明的基站通过QRN进行加密通信，有效保证了网络的高安全性；
(3)本发明的基站可通过接口单元接入现有网络，提供量子安全服务，无需嵌入现有网络算法中，无需考虑与现有网络结构的兼容性，有利于网络整体安全的实现。
附图说明
图1为本发明量子网络安全基站结构示意图；
图2为工作区和储备区结构划分示意图；
图3为用户之间建立临时会话密钥过程的示意图；
图4为实施例1的基站间QRN交互示意图；
图5为一级基站与二级基站之间通信时，QRN下发的流程图；
图6为实施例2的基站间QRN交互示意图；
图7为实施例3的基站间QRN交互示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步描述：
本发明一种量子网络安全基站，该基站可以作为网络的量子安全层组网的基本组成单元，以该基站为基本单元所构建的量子安全层作为网络安全层，独立于现有的网络分层结构，可直接通过接口单元接入网络，提供量子安全服务，操作简单，有利于网络整体安全的实现。
如图1所示，本发明量子网络安全基站，该基站包括相互连接的基本模块1和混合模块2，基本模块1用于执行基站通信时QRN(Quantum Random number，量子随机数，即密钥)配对、交互的功能，混合模块2用于执行基站中除QRN配对、交互之外的其他所有数据信息处理、管理和通信；
其中，基本模块包括上一级基站QRN连接单元101、同级基站QRN连接单元102、下一级基站QRN连接单元103和QRN下发单元104；基站中上一级基站QRN连接单元101用于与上一级基站中的下一级基站QRN连接单元连接，用于接收并存储与上一级基站通信用的QRN；基站中上一级基站QRN连接单元101中的QRN与上一级基站中和该基站对应连接的下一级基站QRN连接单元中的QRN配对；
基站中同级基站QRN连接单元102用于接收并存储与该基站相连接的同级基站通信用的QRN，基站中同级基站QRN连接单元102的存储空间被分割为N个的存储区域，N≥3，同级基站QRN连接单元102中存储区域的数量与连接该基站的同级基站数量相同，同级基站QRN连接单元102中存储区域与对应连接的同级基站一一对应，存储相连接的同级基站中配对的QRN；
基站中下一级基站QRN连接单元103用于与下一级基站上一级基站QRN连接单元连接，用于接收并存储与下一级基站通信用的QRN，连接的两个单元中的QRN同样形成配对关系；基站中下一级基站QRN连接单元103的存储空间被分割为M个的存储区域，M≥1，下一级基站QRN连接单元103中存储区域的数量与连接该基站的下一级基站数量相同，下一级基站QRN连接单元103中存储区域与相连接的下一级基站一一对应，存储相连接的下一级基站中配对的QRN。
这里需要说明的是，对于最底层的基站来说，下一级基站QRN连接单元103是用来与用户连接、配对用户QRN的，也可为用户QRN连接单元，存储接入该最底层基站的用户QRN。这里的用户不仅仅指个人，还可以拓展至家庭、单位，凡是共享同一对QRN存储区域的个体均可组成一个用户单位，这里的用户指用户单位。
为保障基站能持续、稳定地提供量子安全服务，基站的上一级基站QRN连接单元101、每个同级基站QRN连接单元102的存储区域、每个下一级基站QRN连接单元103的存储区域均划分为两个区：工作区和储备区；工作区的QRN在两个基站或用户与基站之间通信时会被消耗，当工作区中的QRN被消耗，储备区的QRN将及时补充，确保工作区中的QRN保持充满状态，从而避免通信中断的问题。
其中，工作区和储备区各自按比例对其所在区域含有的存储容量进行划分，比如：其中工作区占该存储区域存储容量的20％，储备区占该存储区域存储容量的80％(该划分比例只是示例作用，可以灵活设置)，划分如图2所示。
基站中QRN下发单元104用于接收QRN，并进行分发，具体为：用于给该基站中下一级基站QRN连接单元103、下一级基站中的上一级基站QRN连接单元101、下一级基站中的同级基站QRN连接单元102的储备区下发、补充QRN；当基站的等级为最高级的时候，由于没有更上一级的基站可以向其下发新的QRN，该基站的QRN下发单元104还会给该基站同级基站QRN连接单元102下发、补充QRN，(只有一个网络中的最高级基站可以向本级基站的同级基站QRN连接单元下发本级基站级别的QRN)；
混合模块2包括网管系统109和QRN产生单元105，QRN产生单元105与网管系统109连接，QRN产生单元105用于生成QRN，并将新生成的QRN通过网管系统109传输至QRN下发单元104；
混合模块2还包括设备认证单元106、路由算法单元107以及接口单元108，设备认证单元106、路由算法单元107以及接口单元108均与网管系统连接，如果在实际使用中还需添加其他功能单元，均加至混合模块2。这样确保基站中与QRN分发相关的单元：上一级基站QRN连接单元101、同级基站QRN连接单元102、下一级基站QRN连接单元103和QRN下发单元104，具有统一、普适的结构，其他的功能单元统一封装至混合模块2中实现所有数据信息处理、管理和通信。
所有设备包括用户端设备和各级基站，它们在接入相应基站的相应单元时均需相应的、唯一的编码(或命名格式)用于其接入、识别、对应、注销等，因此每个基站都应有专门的设备认证单元106来执行此功能，设备认证单元106用于对接入该基站的设备进行识别、对应、注销；为保证网络的高安全性，认证需采用量子安全的认证方法。为了便于QRN的下发或上报，基站的每块存储区域也需要编码、命名(存储地址)，以形成QRN配对的存储区域之间明确的对应关系。
路由算法单元107用于对进行加密通信的基站或用户之间计算可用连接路径，建立连接的路径后，对于连接路径上涉及的所有配对的QRN，通过二进制加法，即可最终实现在两个用户之间建立密钥。这里结合图3对两个用户之间建立密钥的过程进行说明。
连接在同一个最底层基站上的用户a和用户b之间试图进行点对点加密通信，通过路由算法得到用户a和b之间的连接路径，如图3所示。连接的路径分别表示为①②，在用户发起通信请求后由网管系统在基站端和用户端为本次通信分配缓存区，用于通信的配对QRN存储在缓存区中，其中用户a的QRN为K①，用户b的QRN为K②，基站的QRN为K①和K②，然后由基站执行对于通过路径①②上涉及的配对QRN(K①、K②)进行二进制加法：从K①、K②中读取任意两个相同位置的比特值，得到的可能结果如下：
0⊕0＝0；0⊕1＝1；1⊕0＝1；1⊕1＝0
如果得到的结果是0，则用户a和b的QRN值一致，可建立配对的密钥；如果得到的结果是1，则用户a和b的QRN值不一致，需要对用户a或用户b的该QRN值执行反转操作，使得用户a和b的QRN一致，建立配对的密钥。对全部K①、K②执行上述操作，则最终可以在用户a、b的缓存区得到完全一致的临时会话密钥。
这种临时性建立密钥的过程，可由网管系统109在用户端设备和涉及的基站各自分配缓存来实现,如上所述；通信结束，对所有相关的缓存予以清除。多用户同时通信，则需同时分配多个缓存来实现。
接口单元108用于与待接入基站的设备进行连接，执行信息的接入，，也用于执行基站的通信接口功能，还包括但不限于执行QRN注入、基站的检测和检修等接入功能。
网管系统109用于对混合模块2中的单元进行管理，上述所说QRN的消耗、请求，存储区域的寻址，与基站QRN连接单元相连的用户端设备、各级基站的编码及其识别、对应与注销，路由算法中所涉及建立密钥过程中的缓存分配过程等都需要由该网管系统109进行管理实现；网管系统109的功能与处理器的功能相当。
实施例1
本发明还包括一种量子网络安全基站间连接交互系统，包括：多级基站，多级基站包括一级基站、二级基站、三级基站、四级基站和五级基站，一级基站、二级基站、三级基站、四级基站、五级基站的基站等级依次降低，五级基站为最底层基站，一级基站为最高级基站，即国家级基站；
这里需要说明的是，对于一级基站来说，没有更上一级基站供连接，故一级基站的上一级基站QRN连接单元不工作；
由于五级基站和四级基站所覆盖的行政等级较低，本实施例不对五级、四级基站具备QRN产生权限(当然也可对五级、四级基站具备QRN产生权限，其QRN下发与下文的上下级基站QRN下发相同)，本实施例中三级及以上级别的基站才允许QRN产生单元工作。所以，对于五个级别的基站来说，一级基站作为最高级基站，由于没有更上一级的基站为其产生、下发QRN，所以一级基站的QRN产生单元可以生成一级基站QRN和二级基站QRN(一个网络中只有最高级基站可以生成本级基站QRN)，二级基站的QRN产生单元可以生成三级基站QRN，三级基站的QRN产生单元可以生成四级基站QRN、五级基站QRN、用户QRN和用户QRN’，用户QRN和用户QRN’是配对的；三级基站相当于对四级基站和五级基站进行管控。
如图4所示，根据一至五级基站的连接交互系统，说明一至五级基站之间的QRN交互方法。
一级基站401a为本交互系统中的最高级基站，该一级基站401a中的QRN产生单元4015具备生成一级基站QRN、二级基站QRN的权限。QRN产生单元4015将产生的一级基站QRN、二级基站QRN传输至QRN下发单元4014；
一级基站401a中的下一级基站QRN连接单元4013与二级基站402a的上一级基站QRN连接单元4021连接；
一级基站401a的QRN下发单元4014分别与一级基站401a中的下一级基站QRN连接单元4013、二级基站402a的上一级基站QRN连接单元4021、二级基站402a的同级基站QRN连接单元4022、与二级基站402a相连的同级基站402b中同级基站QRN连接单元连接；一级基站401a的QRN下发单元4014还分别与一级基站401a的同级基站QRN连接单元4012、与一级基站401a的基站相连的同级基站一级基站401b中同级基站QRN连接单元连接；
二级基站402a中的下一级基站QRN连接单元4023与三级基站403a的上一级基站QRN连接单元4031连接；
二级基站402a的QRN下发单元4024分别与二级基站402a中的下一级基站QRN连接单元4023、三级基站403a的上一级基站QRN连接单元4031、三级基站403a的同级基站QRN连接单元4032、与三级基站相连的同级基站403b中同级基站QRN连接单元连接；
三级基站403a中的下一级基站QRN连接单元4031与四级基站404a的上一级基站QRN连接单元4041连接，四级基站404a的下一级基站QRN连接单元4043与五级基站405a的上一级基站QRN连接单元4051连接，五级基站405a的下一级基站QRN连接单元4053与用户406连接；
三级基站403a的QRN下发单元4034分别与三级基站403a中的下一级基站QRN连接单元4033、四级基站404a的上一级基站QRN连接单元4041、四级基站404a的同级基站QRN连接单元4042、四级基站404a的QRN下发单元4044、与四级基站相连的同级基站404b中同级基站QRN连接单元连接；
四级基站404a的QRN下发单元4044分别与四级基站404a中的下一级基站QRN连接单元4043、五级基站405a的上一级基站QRN连接单元4051、五级基站405a的同级基站QRN连接单元4052、五级基站405a的QRN下发单元4054、与五级基站相连的同级基站405b中同级基站QRN连接单元连接；
五级基站405a的QRN下发单元4054与五级基站405a中的下一级基站QRN连接单元4053连接；
该连接交互系统的交互方法，包括以下步骤：
(1)确定系统中的一级基站401a为最高等级的基站，一级基站401a的QRN产生单元4015生成一级基站QRN和二级基站QRN，并将生成的所有级别QRN通过网管系统传输至一级基站的QRN下发单元4014；
(2)一级基站401a的QRN下发单元4014将一级基站QRN下发给该一级基站401a的同级基站QRN连接单元4012和与该一级基站相连的一级基站401b中同级基站QRN连接单元用于同级基站通信，其中该一级基站401a的同级基站QRN连接单元4012和与该一级基站相连的一级基站401b中同级基站QRN连接单元中的QRN是配对的；
当一级基站401a和与之相连的一级基站401b之间发生通信时，会消耗这两个基站同级基站QRN连接单元工作区中配对的QRN，相应的，储备区中的QRN会向工作区中进行补充，确保工作区中QRN处于充满状态，当储备区中没有QRN时，一级基站401a的同级基站QRN连接单元4012和一级基站401b的同级基站QRN连接单元同时或任意一个一级基站向一级基站401a(向一级基站401b发起请求也可)的QRN下发单元4014发起请求，QRN下发单元4014接收到请求后，同时向401a中的同级基站QRN连接单元4012和401b中的同级基站QRN连接单元下发配对的一级基站QRN，将储备区充满；这里也可以是QRN下发单元4014自动检测，当检测到连接单元的储备区中没有QRN时，主动下发新的一级基站QRN至储备区，下文中仅以请求下发的方式为例，对检测后主动下发的方法不再赘述。
一级基站401a的QRN下发单元4014将二级基站QRN中一部分下发给一级基站401a中的下一级基站QRN连接单元4013和二级基站402a的上一级基站QRN连接单元4021用于上下级基站通信，其中一级基站401a中的下一级基站QRN连接单元4013和二级基站402a的上一级基站QRN连接单元4021中的QRN是配对的；
当一级基站401a和与之相连的二级基站402a之间发生通信时，会消耗一级基站401a中下一级基站QRN连接单元4013和二级基站402a中上一级基站QRN连接单元4021中配对的QRN，当下一级基站QRN连接单元4013和上一级基站QRN连接单元4021的储备区中没有QRN时，下一级基站QRN连接单元4013和上一级基站QRN连接单元4021同时向一级基站401a的QRN下发单元4014发起请求，QRN下发单元4014接收到请求后，同时向下一级基站QRN连接单元4013和上一级基站QRN连接单元4021下发二级基站QRN。
如图5所示，一级基站401a的QRN下发单元4014将二级基站QRN中一部分下发给一级基站401a中的下一级基站QRN连接单元4013和二级基站402a的上一级基站QRN连接单元4021用于上下级基站通信，通信时QRN下发具体步骤为：
1)一级基站401a与二级基站402a进行通信，消耗一级基站401a的下一级基站QRN连接单元4013的工作区和二级基站402a的上一级基站QRN连接单元4021的工作区中配对的QRN；
2)一级基站401a的下一级基站QRN连接单元4013的储备区和二级基站402a的上一级基站QRN连接单元4021的储备区分别向各自单元的工作区补充配对的QRN，保持工作区中QRN处于充满状态；
一级基站401a与二级基站402a通信消耗的是相配对的QRN，所以一级基站401a的下一级基站QRN连接单元4013和二级基站402a的上一级基站QRN连接单元4021中的QRN消耗速度及补充速度是一致的，下述过程中判断储备区中QRN的数量状态时，只需要判断基站401a或基站402a的状态即可，这里我们以判断基站401a的状态为例。
3)判断一级基站401a中的下一级基站QRN连接单元4013的储备区QRN是否耗尽，如果还未耗尽，一级基站401a中的下一级基站QRN连接单元4013的储备区QRN向其工作区中补充QRN用于一级基站401a与二级基站402a通信，如果已耗尽，则执行下一步；
4)一级基站401a中的下一级基站QRN连接单元4013和/或二级基站402a的上一级基站QRN连接单元4021向一级基站401a的QRN下发单元4014发起下发QRN请求；
5)一级基站401a的QRN下发单元4014接收请求，提取配对的二级基站402a QRN；将提取出来的二级基站402a QRN下发至一级基站401a中的下一级基站QRN连接单元4013的储备区和二级基站402a的上一级基站QRN连接单元4021的储备区，其中一级基站401a中的下一级基站QRN连接单元4013的储备区QRN和二级基站402a的上一级基站QRN连接单元4021的储备区QRN是配对的；
6)判断一级基站401a中的下一级基站QRN连接单元4013的储备区QRN是否已充满，如果已充满，则完成此次下发操作；如未充满，则返回步骤(4)继续下发，直至一级基站401a中的下一级基站QRN连接单元4013的储备区中充满QRN。
上述过程中，除了由QRN下发单元4014同时向下一级基站QRN连接单元4013和上一级基站QRN连接单元4021下发新QRN的方法，还可以采用QRN下发单元4014向二级基站402a的上一级基站QRN连接单元4021下发了新QRN后，上一级基站QRN连接单元4021将配对的二级基站QRN上报给一级基站401a的下一级基站QRN连接单元4021，两种不同方法达到的技术效果都是实现下一级基站QRN连接单元4013和上一级基站QRN连接单元4021中的二级基站QRN是配对的。下述流程中涉及到相应单元QRN配对的实现方法均可以采用下发和上报这两种方法，文中以下发方法为例，上报的方法在文中不再赘述。
通过以上过程，完成一级基站401a与二级基站402a之间通信用的QRN下发。
一级基站401a的QRN下发单元4014将二级基站QRN中另一部分下发给二级基站402a的同级基站QRN连接单元4022和与该二级基站相连的二级基站402b中同级基站QRN连接单元用于同级基站通信，其中该二级基站402a的同级基站QRN连接单元4022和与该二级基站相连的二级基站402b中同级基站QRN连接单元中的QRN是配对的；
二级基站402a和与之相连的二级基站402b之间发生通信时，会消耗二级基站402a中同级基站QRN连接单元4022和二级基站402b中同级基站QRN连接单元中配对的QRN，当同级基站QRN连接单元4022的储备区中没有QRN时，二级基站402a中同级基站QRN连接单元4022和/或二级基站402b中同级基站QRN连接单元向一级基站401a的QRN下发单元4014发起请求，一级基站401a的QRN下发单元4014接收到请求后，同时向二级基站402a中同级基站QRN连接单元4022的储备区和二级基站402b中同级基站QRN连接单元的储备区下发配对的二级基站QRN，直至储备区中QRN处于充满状态。
(3)二级基站402a的QRN产生单元4025生成三级基站QRN，并将生成的三级基站QRN通过网管系统传输至二级基站402a的QRN下发单元4024；
二级基站402a的QRN下发单元4024将三级基站QRN中一部分下发给二级基站402a中的下一级基站QRN连接单元4023和三级基站403a的上一级基站QRN连接单元4031用于上下级基站通信，其中二级基站402a中的下一级基站QRN连接单元4023和三级基站403a的上一级基站QRN连接单元4031中的QRN是配对的；二级基站402a和与之相连的三级基站403a之间发生通信时，QRN交互过程和一级基站401a与二级基站402a之间发生通信时的QRN交互过程一致，由二级基站QRN下发单元4024同时向下一级基站QRN连接单元4023和上一级基站QRN连接单元4031下发三级基站QRN；
二级基站402a的QRN下发单元4024将三级基站QRN中另一部分下发给三级基站403a的同级基站QRN连接单元4032和与该三级基站相连的三级基站403b中同级基站QRN连接单元用于同级基站通信，其中该三级基站403a的同级基站QRN连接单元4032和与该三级基站相连的三级基站403b中同级基站QRN连接单元中的QRN是配对的；三级基站403a和与之相连的三级基站403b之间发生通信时，QRN交互过程和二级基站402a与二级基站402b之间发生通信时的QRN交互过程一致，由二级基站QRN下发单元4024同时向三级基站403a中同级基站QRN连接单元4032的储备区和三级基站403b中同级基站QRN连接单元的储备区下发配对的三级基站QRN，直至储备区中QRN处于充满状态。
(4)三级基站403a的QRN产生单元4035生成四级基站QRN、五级基站QRN、用户QRN和用户QRN’，并将生成的所有级别QRN通过网管系统传输至三级基站的QRN下发单元4034，用户QRN和用户QRN’是配对的；
三级基站403a的QRN下发单元4034将四级基站QRN中一部分下发给三级基站403a中的下一级基站QRN连接单元4033和四级基站404a的上一级基站QRN连接单元4041用于上下级基站通信，其中三级基站403a中的下一级基站QRN连接单元4033和四级基站404a的上一级基站QRN连接单元4041中的QRN是配对的；三级基站403a的QRN下发单元4034将四级基站QRN中另一部分下发给四级基站404a的同级基站QRN连接单元4042和与该四级基站相连的四级基站404b中同级基站QRN连接单元用于同级基站通信，其中该四级基站404a的同级基站QRN连接单元4042和与该四级基站相连的四级基站404b中同级基站QRN连接单元中的QRN是配对的；
三级基站403a和与之相连的四级基站404a之间发生通信时，QRN交互过程和二级基站402a与三级基站403a之间发生通信时的QRN交互过程一致，四级基站404a和与之相连的四级基站404b之间发生通信时，QRN交互过程和三级基站403a与三级基站403b之间发生通信时的QRN交互过程一致，由三级基站QRN下发单元4034同时向相应QRN连接单元的储备区下发配对的四级基站QRN，直至储备区中QRN处于充满状态。
同时，三级基站403a的QRN下发单元4034将五级基站QRN和用户QRN下发给四级基站404a的QRN下发单元4044；
(5)四级基站404a的QRN下发单元4044将五级基站QRN中一部分下发给四级基站404a中的下一级基站QRN连接单元4043和五级基站405a的上一级基站QRN连接单元4051用于上下级基站通信，其中四级基站404a中的下一级基站QRN连接单元4043和五级基站405a的上一级基站QRN连接单元4051中的QRN是配对的；四级基站404a的QRN下发单元4044将五级基站QRN中另一部分下发给五级基站405a的同级基站QRN连接单元4052和与该五级基站相连的五级基站405b中同级基站QRN连接单元用于同级基站通信，其中该五级基站405a的同级基站QRN连接单元4052和与该五级基站相连的五级基站405b中同级基站QRN连接单元中的QRN是配对的；
四级基站404a和与之相连的五级基站405a之间发生通信时，QRN交互过程和三级基站403a与四级基站404a之间发生通信时的QRN交互过程一致，五级基站405a和与之相连的五级基站405b之间发生通信时，QRN交互过程和四级基站404a与四级基站404b之间发生通信时的QRN交互过程一致，由四级基站QRN下发单元4044同时向相应QRN连接单元的储备区下发配对的五级基站QRN，直至储备区中QRN处于充满状态。
同时，四级基站404a的QRN下发单元4044将用户QRN下发给五级基站405a的QRN下发单元4054；
(6)五级基站405a的QRN下发单元4054将用户QRN下发给五级基站405a中的下一级基站QRN连接单元4053，三级基站403a的QRN下发单元4034将用户QRN’配送至用户406，用户QRN和用户QRN’配对用于基站与用户通信，依照上述各级基站间的QRN交互实现各级基站或用户之间的通信。
实施例2
如图6所示，本实施例与实施例1的不同之处在于，连接交互系统没有一级基站，只有二级基站、三级基站、四级基站、五级基站和用户；二级基站为交互系统中的最高级基站。
二级基站402a中的QRN产生单元4025具备产生二级基站QRN的权限，二级基站402a与相连接的同级二级基站402b之间发生通信时，由该二级基站402a的QRN下发单元4024向本基站和与之相连接的同级二级基站下发二级基站QRN，而不由一级基站的QRN下发单元进行下发。二级基站402a的QRN下发单元4024还分别与二级基站402a中的下一级基站QRN连接单元4023、三级基站403a的上一级基站QRN连接单元4031、三级基站403a的同级基站QRN连接单元4032、与三级基站相连的同级基站403b中同级基站QRN连接单元连接；
二级基站402a中的下一级基站QRN连接单元4023与三级基站403a的上一级基站QRN连接单元4031连接；三级基站至五级基站的QRN下发单元连接与实施例1中相同；
该连接交互系统的交互方法，包括以下步骤：
(1)确定系统中的二级基站402a为最高等级的基站，二级基站402a的QRN产生单元4025生成二级基站QRN和三级基站QRN，并将生成的所有级别QRN通过网管系统传输至二级基站的QRN下发单元4024；
(2)二级基站402a的QRN下发单元4024将二级基站QRN下发给该二级基站402a的同级基站QRN连接单元4022和与该二级基站相连的二级基站402b中同级基站QRN连接单元用于同级基站通信，其中该二级基站402a的同级基站QRN连接单元4022和与该二级基站相连的二级基站402b中同级基站QRN连接单元中的QRN是配对的；
二级基站402a的QRN下发单元4024将三级基站QRN中一部分下发给二级基站402a中的下一级基站QRN连接单元4023和三级基站403a的上一级基站QRN连接单元4031用于上下级基站通信，其中二级基站402a中的下一级基站QRN连接单元4023和三级基站403a的上一级基站QRN连接单元4031中的QRN是配对的；二级基站402a的QRN下发单元4024将三级基站QRN中另一部分下发给三级基站403a的同级基站QRN连接单元和与该三级基站相连的三级基站403b中同级基站QRN连接单元用于同级基站通信，其中该三级基站403a的同级基站QRN连接单元4032和与该三级基站相连的三级基站403b中同级基站QRN连接单元中的QRN是配对的；
(3)三级基站403a的QRN产生单元4035生成四级基站QRN、五级基站QRN、用户QRN和用户QRN’，并将生成的所有级别QRN通过网管系统传输至三级基站的QRN下发单元4034，用户QRN和用户QRN’是配对的；
三级基站403a的QRN下发单元4034将四级基站QRN中一部分下发给三级基站403a中的下一级基站QRN连接单元4033和四级基站404a的上一级基站QRN连接单元4041用于上下级基站通信，其中三级基站403a中的下一级基站QRN连接单元4033和四级基站404a的上一级基站QRN连接单元4041中的QRN是配对的；三级基站403a的QRN下发单元4034将四级基站QRN中另一部分下发给四级基站404a的同级基站QRN连接单元4042和与该四级基站相连的四级基站404b中同级基站QRN连接单元用于同级基站通信，其中该四级基站404a的同级基站QRN连接单元4042和与该四级基站相连的四级基站404b中同级基站QRN连接单元中的QRN是配对的；
三级基站403a和与之相连的四级基站404a之间发生通信时，QRN交互过程和二级基站402a与三级基站403a之间发生通信时的QRN交互过程一致，四级基站404a和与之相连的四级基站404b之间发生通信时，QRN交互过程和三级基站403a与三级基站403b之间发生通信时的QRN交互过程一致，由三级基站QRN下发单元4034同时向相应QRN连接单元的储备区下发配对的四级基站QRN，直至储备区中QRN处于充满状态。
同时，三级基站403a的QRN下发单元4034将五级基站QRN和用户QRN下发给四级基站404a的QRN下发单元4044；
(4)四级基站404a的QRN下发单元4044将五级基站QRN中一部分下发给四级基站404a中的下一级基站QRN连接单元4043和五级基站405a的上一级基站QRN连接单元4051用于上下级基站通信，其中四级基站404a中的下一级基站QRN连接单元4043和五级基站405a的上一级基站QRN连接单元4051中的QRN是配对的；四级基站404a的QRN下发单元4044将五级基站QRN中另一部分下发给五级基站405a的同级基站QRN连接单元4052和与该五级基站相连的五级基站405b中同级基站QRN连接单元用于同级基站通信，其中该五级基站405a的同级基站QRN连接单元4052和与该五级基站相连的五级基站405b中同级基站QRN连接单元中的QRN是配对的；
四级基站404a和与之相连的五级基站405a之间发生通信时，QRN交互过程和三级基站403a与四级基站404a之间发生通信时的QRN交互过程一致，五级基站405a和与之相连的五级基站405b之间发生通信时，QRN交互过程和四级基站404a与四级基站404b之间发生通信时的QRN交互过程一致，由四级基站QRN下发单元4044同时向相应QRN连接单元的储备区下发配对的五级基站QRN，直至储备区中QRN处于充满状态。
同时，四级基站404a的QRN下发单元4044将用户QRN下发给五级基站405a的QRN下发单元4054；
(5)五级基站405a的QRN下发单元4054将用户QRN下发给五级基站405a中的下一级基站QRN连接单元4053，三级基站403a的QRN下发单元4034将用户QRN’配送至用户406，用户QRN和用户QRN’配对用于基站与用户通信，依照上述各级基站间的QRN交互实现各级基站或用户之间的通信。
本实施例中的交互方法，除了二级基站402a中的QRN产生单元4025具备产生二级基站QRN的权限，二级基站402a与相连接的同级二级基站402b之间发生通信时，由该二级基站402a的QRN下发单元4024向本基站和与之相连接的同级二级基站下发二级基站QRN，而不由一级基站的QRN下发单元进行下发。其他三级基站至五级基站通信时QRN配对、交互均与实施例1相同。
实施例3
如图7所示，本实施例与实施例1的不同之处在于，连接交互系统没有一级基站和二级基站，只有三级基站、四级基站、五级基站和用户；三级基站为交互系统中的最高级基站，三级基站用于管理四级基站和五级基站。三级基站403a中的QRN产生单元4030具备产生三级基站QRN的权限，三级基站403a与相连接的同级三级基站403b之间发生通信时，由该三级基站403a的QRN下发单元4034向本基站和与之相连接的同级三级基站403b下发三级基站QRN，而不由二级基站的QRN下发单元进行下发。三级基站403a的QRN下发单元4034还分别与三级基站403a中的下一级基站QRN连接单元4033、四级基站404a的上一级基站QRN连接单元4041、四级基站404a的同级基站QRN连接单元4042、四级基站404a的QRN下发单元4044、与四级基站相连的同级基站中同级基站QRN连接单元连接；
三级基站403a中的下一级基站QRN连接单元4033与四级基站404a的上一级基站QRN连接单元4041连接，四级基站404a的下一级基站QRN连接单元4043与五级基站405a的上一级基站QRN连接单元4051连接，五级基站405a的下一级基站QRN连接单元4053与用户406连接；三级基站至五级基站的QRN下发单元连接与实施例1中相同；
该连接交互系统的交互方法，包括以下步骤：
(1)确定系统中的三级基站403a为最高等级的基站，三级基站403a的QRN产生单元4035生成三级基站QRN、四级基站QRN、五级基站QRN、用户QRN和用户QRN’，并将生成的所有级别QRN通过网管系统传输至三级基站403a的QRN下发单元4034，用户QRN和用户QRN’是配对的；
(2)三级基站403a的QRN下发单元4034将三级基站QRN下发给该三级基站403a的同级基站QRN连接单元4032和与该三级基站相连的三级基站403b中同级基站QRN连接单元用于同级基站通信，其中该三级基站403a的同级基站QRN连接单元4032和与该三级基站相连的三级基站403b中同级基站QRN连接单元中的QRN是配对的；
三级基站403a的QRN下发单元4034将四级基站QRN中一部分下发给三级基站403a中的下一级基站QRN连接单元4033和四级基站404a的上一级基站QRN连接单元4041用于上下级基站通信，其中三级基站403a中的下一级基站QRN连接单元4033和四级基站404a的上一级基站QRN连接单元4041中的QRN是配对的；三级基站403a的QRN下发单元4034将四级基站QRN中另一部分下发给四级基站404a的同级基站QRN连接单元4042和与该四级基站相连的四级基站404b中同级基站QRN连接单元用于同级基站通信，其中该四级基站404a的同级基站QRN连接单元4042和与该四级基站相连的四级基站404b中同级基站QRN连接单元中的QRN是配对的；
三级基站403a和与之相连的四级基站404a之间发生通信时，QRN交互过程和二级基站402a与三级基站403a之间发生通信时的QRN交互过程一致，四级基站404a和与之相连的四级基站404b之间发生通信时，QRN交互过程和三级基站403a与三级基站403b之间发生通信时的QRN交互过程一致，由三级基站QRN下发单元4034同时向相应QRN连接单元的储备区下发配对的四级基站QRN，直至储备区中QRN处于充满状态。
同时，三级基站403a的QRN下发单元4034将五级基站QRN和用户QRN下发给四级基站404a的QRN下发单元4044；
(3)四级基站404a的QRN下发单元4044将五级基站QRN中一部分下发给四级基站404a中的下一级基站QRN连接单元4043和五级基站405a的上一级基站QRN连接单元4051用于上下级基站通信，其中四级基站404a中的下一级基站QRN连接单元4043和五级基站405a的上一级基站QRN连接单元4051中的QRN是配对的；四级基站404a的QRN下发单元4044将五级基站QRN中另一部分下发给五级基站405a的同级基站QRN连接单元4052和与该五级基站相连的五级基站405b中同级基站QRN连接单元用于同级基站通信，其中该五级基站405a的同级基站QRN连接单元4052和与该五级基站相连的五级基站405b中同级基站QRN连接单元中的QRN是配对的；
四级基站404a和与之相连的五级基站405a之间发生通信时，QRN交互过程和三级基站403a与四级基站404a之间发生通信时的QRN交互过程一致，五级基站405a和与之相连的五级基站405b之间发生通信时，QRN交互过程和四级基站404a与四级基站404b之间发生通信时的QRN交互过程一致，由四级基站QRN下发单元4044同时向相应QRN连接单元的储备区下发配对的五级基站QRN，直至储备区中QRN处于充满状态。
同时，四级基站404a的QRN下发单元4044将用户QRN下发给五级基站405a的QRN下发单元4054；
(4)五级基站405a的QRN下发单元4054将用户QRN下发给五级基站405a中的下一级基站QRN连接单元4053，三级基站403a的QRN下发单元4034将用户QRN’配送至用户406，用户QRN和用户QRN’配对用于基站与用户通信，依照上述各级基站间的QRN交互实现各级基站或用户之间的通信。
本实施例中的交互方法，除了三级基站403a中的QRN产生单元4035具备产生三级基站QRN的权限，三级基站403a与相连接的同级三级基站403b之间发生通信时，由该三级基站403a的QRN下发单元4034向本基站和与之相连接的同级三级基站下发三级基站QRN，而不由二级基站的QRN下发单元进行下发。其他三级基站至五级基站通信时QRN配对、交互均与实施例1相同。

Claims (6)

1.一种量子网络安全基站间连接交互系统，其特征在于，包括：多级基站，所述多级基站中的基站均包括相互连接的基本模块和混合模块，所述基本模块用于执行基站通信时QRN配对、交互，所述混合模块用于执行基站中除QRN配对、交互之外的所有数据信息处理、管理和通信；
其中，所述基本模块包括上一级基站QRN连接单元、同级基站QRN连接单元、下一级基站QRN连接单元和QRN下发单元；所述基站中上一级基站QRN连接单元用于接收并存储与上一级基站通信用的QRN；基站中同级基站QRN连接单元用于接收并存储与同级基站通信用的QRN；基站中下一级基站QRN连接单元用于接收并存储与下一级基站通信用的QRN；所述QRN下发单元用于接收QRN，并进行分发；
所述混合模块包括网管系统和QRN产生单元，QRN产生单元与网管系统连接，所述QRN产生单元用于生成QRN，并将新生成的QRN通过网管系统传输至QRN下发单元；
所述混合模块还包括设备认证单元、路由算法单元以及接口单元，设备认证单元、路由算法单元以及接口单元均与网管系统连接；所述设备认证单元用于对接入该基站的设备进行识别、对应、注销；所述路由算法单元用于对进行加密通信的基站或用户之间计算可用连接路径；所述接口单元用于与待接入基站的设备进行连接，执行信息的接入，也用于执行基站的通信接口功能；
所述基站中同级基站QRN连接单元的存储空间被分割为N个的存储区域，N≥3，所述同级基站QRN连接单元中存储区域的数量与连接该基站的同级基站数量相同且一一对应；所述基站中下一级基站QRN连接单元的存储空间被分割为M个的存储区域，M≥1，所述下一级基站QRN连接单元中存储区域的数量与连接该基站的下一级基站数量相同且一一对应；
所述上一级基站QRN连接单元、每个同级基站QRN连接单元的存储区域、每个下一级基站QRN连接单元的存储区域均划分为两个区：工作区和储备区；所述工作区和储备区按比例对其所在区域含有的存储容量进行划分；
所述多级基站包括三级基站、四级基站和五级基站，三级基站、四级基站、五级基站的基站等级依次降低，五级基站为最底层基站；
所述三级基站中的下一级基站QRN连接单元与四级基站的上一级基站QRN连接单元连接，所述四级基站的下一级基站QRN连接单元与五级基站的上一级基站QRN连接单元连接，所述五级基站的下一级基站QRN连接单元与用户连接；
所述三级基站的QRN下发单元分别与三级基站中的下一级基站QRN连接单元、四级基站的上一级基站QRN连接单元、四级基站的同级基站QRN连接单元、四级基站的QRN下发单元、与四级基站相连的同级基站中同级基站QRN连接单元连接；
所述四级基站的QRN下发单元分别与四级基站中的下一级基站QRN连接单元、五级基站的上一级基站QRN连接单元、五级基站的同级基站QRN连接单元、五级基站的QRN下发单元、与五级基站相连的同级基站中同级基站QRN连接单元连接；
所述五级基站的QRN下发单元与五级基站中的下一级基站QRN连接单元连接；
所述连接交互系统中最高等级的基站，该最高等级的基站中QRN下发单元还分别与该基站的同级基站QRN连接单元、与最高等级的基站相连的同级基站中同级基站QRN连接单元连接；
其中，连接交互系统的交互方法，包括以下步骤：
(1)确定系统中的三级基站为最高等级的基站，三级基站的QRN产生单元生成三级基站QRN、四级基站QRN、五级基站QRN、用户QRN和用户QRN’，并将生成的所有级别QRN通过网管系统传输至三级基站的QRN下发单元，所述用户QRN和用户QRN’是配对的；
(2)三级基站的QRN下发单元将三级基站QRN下发给该三级基站的同级基站QRN连接单元和与该三级基站相连的三级基站中同级基站QRN连接单元用于同级基站通信，其中该三级基站的同级基站QRN连接单元和与该三级基站相连的三级基站中同级基站QRN连接单元中的QRN是配对的；
三级基站的QRN下发单元将四级基站QRN中一部分下发给三级基站中的下一级基站QRN连接单元和四级基站的上一级基站QRN连接单元用于上下级基站通信，其中三级基站中的下一级基站QRN连接单元和四级基站的上一级基站QRN连接单元中的QRN是配对的；三级基站的QRN下发单元将四级基站QRN中另一部分下发给四级基站的同级基站QRN连接单元和与该四级基站相连的四级基站中同级基站QRN连接单元用于同级基站通信，其中该四级基站的同级基站QRN连接单元和与该四级基站相连的四级基站中同级基站QRN连接单元中的QRN是配对的；
同时，三级基站的QRN下发单元将五级基站QRN和用户QRN下发给四级基站的QRN下发单元；
(3)四级基站的QRN下发单元将五级基站QRN中一部分下发给四级基站中的下一级基站QRN连接单元和五级基站的上一级基站QRN连接单元用于上下级基站通信，其中四级基站中的下一级基站QRN连接单元和五级基站的上一级基站QRN连接单元中的QRN是配对的；四级基站的QRN下发单元将五级基站QRN中另一部分下发给五级基站的同级基站QRN连接单元和与该五级基站相连的五级基站中同级基站QRN连接单元用于同级基站通信，其中该五级基站的同级基站QRN连接单元和与该五级基站相连的五级基站中同级基站QRN连接单元中的QRN是配对的；
同时，四级基站的QRN下发单元将用户QRN下发给五级基站的QRN下发单元；
(4)五级基站的QRN下发单元将用户QRN下发给五级基站中的下一级基站QRN连接单元，三级基站的QRN下发单元将用户QRN’配送至用户，用户QRN和用户QRN’配对用于基站与用户通信，依照上述各级基站间的QRN交互实现各级基站或用户之间的通信。
2.根据权利要求1所述的一种量子网络安全基站间连接交互系统，其特征在于：所述多级基站还包括二级基站，所述二级基站的基站等级高于三级基站；
所述二级基站中的下一级基站QRN连接单元与三级基站的上一级基站QRN连接单元连接；
所述二级基站的QRN下发单元分别与二级基站中的下一级基站QRN连接单元、三级基站的上一级基站QRN连接单元、三级基站的同级基站QRN连接单元、与三级基站相连的同级基站中同级基站QRN连接单元连接；所述三级基站至五级基站的QRN下发单元连接与权利要求1相同。
3.根据权利要求2所述的一种量子网络安全基站间连接交互系统，其特征在于：所述多级基站还包括一级基站，所述一级基站的基站等级高于二级基站；
所述一级基站中的下一级基站QRN连接单元与二级基站的上一级基站QRN连接单元连接；
所述一级基站的QRN下发单元分别与一级基站中的下一级基站QRN连接单元、二级基站的上一级基站QRN连接单元、二级基站的同级基站QRN连接单元、与二级基站相连的同级基站中同级基站QRN连接单元连接；所述二级基站至五级基站的QRN下发单元连接与权利要求2相同。
4.根据权利要求2所述的一种量子网络安全基站间连接交互系统的交互方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)确定系统中的二级基站为最高等级的基站，二级基站的QRN产生单元生成二级基站QRN和三级基站QRN，并将生成的所有级别QRN通过网管系统传输至二级基站的QRN下发单元；
(2)二级基站的QRN下发单元将二级基站QRN下发给该二级基站的同级基站QRN连接单元和与该二级基站相连的二级基站中同级基站QRN连接单元用于同级基站通信，其中该二级基站的同级基站QRN连接单元和与该二级基站相连的二级基站中同级基站QRN连接单元中的QRN是配对的；
二级基站的QRN下发单元将三级基站QRN中一部分下发给二级基站中的下一级基站QRN连接单元和三级基站的上一级基站QRN连接单元用于上下级基站通信，其中二级基站中的下一级基站QRN连接单元和三级基站的上一级基站QRN连接单元中的QRN是配对的；二级基站的QRN下发单元将三级基站QRN中另一部分下发给三级基站的同级基站QRN连接单元和与该三级基站相连的三级基站中同级基站QRN连接单元用于同级基站通信，其中该三级基站的同级基站QRN连接单元和与该三级基站相连的三级基站中同级基站QRN连接单元中的QRN是配对的；
(3)三级基站的QRN产生单元生成四级基站QRN、五级基站QRN、用户QRN和用户QRN’，并将生成的所有级别QRN通过网管系统传输至三级基站的QRN下发单元，所述用户QRN和用户QRN’是配对的；
(4)四级基站的QRN下发单元将五级基站QRN中一部分下发给四级基站中的下一级基站QRN连接单元和五级基站的上一级基站QRN连接单元用于上下级基站通信，其中四级基站中的下一级基站QRN连接单元和五级基站的上一级基站QRN连接单元中的QRN是配对的；四级基站的QRN下发单元将五级基站QRN中另一部分下发给五级基站的同级基站QRN连接单元和与该五级基站相连的五级基站中同级基站QRN连接单元用于同级基站通信，其中该五级基站的同级基站QRN连接单元和与该五级基站相连的五级基站中同级基站QRN连接单元中的QRN是配对的；
(5)五级基站的QRN下发单元将用户QRN下发给五级基站中的下一级基站QRN连接单元，三级基站的QRN下发单元将用户QRN’配送至用户，用户QRN和用户QRN’配对用于基站与用户通信，依照上述各级基站间的QRN交互实现各级基站或用户之间的通信。
5.根据权利要求3所述的一种量子网络安全基站间连接交互系统的交互方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)确定系统中的一级基站为最高等级的基站，一级基站的QRN产生单元生成一级基站QRN和二级基站QRN，并将生成的所有级别QRN通过网管系统传输至一级基站的QRN下发单元；
(2)一级基站的QRN下发单元将一级基站QRN下发给该一级基站的同级基站QRN连接单元和与该一级基站相连的一级基站中同级基站QRN连接单元用于同级基站通信，其中该一级基站的同级基站QRN连接单元和与该一级基站相连的一级基站中同级基站QRN连接单元中的QRN是配对的；
一级基站的QRN下发单元将二级基站QRN中一部分下发给一级基站中的下一级基站QRN连接单元和二级基站的上一级基站QRN连接单元用于上下级基站通信，其中一级基站中的下一级基站QRN连接单元和二级基站的上一级基站QRN连接单元中的QRN是配对的；一级基站的QRN下发单元将二级基站QRN中另一部分下发给二级基站的同级基站QRN连接单元和与该二级基站相连的二级基站中同级基站QRN连接单元用于同级基站通信，其中该二级基站的同级基站QRN连接单元和与该二级基站相连的二级基站中同级基站QRN连接单元中的QRN是配对的；
(3)二级基站的QRN产生单元生成三级基站QRN，并将生成的三级基站QRN通过网管系统传输至二级基站的QRN下发单元；
(4)三级基站的QRN产生单元生成四级基站QRN、五级基站QRN、用户QRN和用户QRN’，并将生成的所有级别QRN通过网管系统传输至三级基站的QRN下发单元，所述用户QRN和用户QRN’是配对的；
(5)四级基站的QRN下发单元将五级基站QRN中一部分下发给四级基站中的下一级基站QRN连接单元和五级基站的上一级基站QRN连接单元用于上下级基站通信，其中四级基站中的下一级基站QRN连接单元和五级基站的上一级基站QRN连接单元中的QRN是配对的；四级基站的QRN下发单元将五级基站QRN中另一部分下发给五级基站的同级基站QRN连接单元和与该五级基站相连的五级基站中同级基站QRN连接单元用于同级基站通信，其中该五级基站的同级基站QRN连接单元和与该五级基站相连的五级基站中同级基站QRN连接单元中的QRN是配对的；
(6)五级基站的QRN下发单元将用户QRN下发给五级基站中的下一级基站QRN连接单元，三级基站的QRN下发单元将用户QRN’配送至用户，用户QRN和用户QRN’配对用于基站与用户通信，依照上述各级基站间的QRN交互实现各级基站或用户之间的通信。
6.根据权利要求5所述的一种量子网络安全基站间连接交互系统的交互方法，其特征在于，所述一级基站的QRN下发单元将二级基站QRN中一部分下发给一级基站中的下一级基站QRN连接单元和二级基站的上一级基站QRN连接单元用于上下级基站通信，通信时QRN下发具体步骤为：
(1)一级基站与二级基站进行通信，消耗一级基站的下一级基站QRN连接单元的工作区和二级基站的上一级基站QRN连接单元的工作区中配对的QRN；
(2)一级基站的下一级基站QRN连接单元的储备区和二级基站的上一级基站QRN连接单元的储备区分别向各自单元的工作区补充配对的QRN，保持工作区中QRN处于充满状态；
(3)判断一级基站中的下一级基站QRN连接单元的储备区QRN是否耗尽，如果还未耗尽，一级基站中的下一级基站QRN连接单元的储备区QRN向其工作区中补充QRN用于一级基站与二级基站通信，如果已耗尽，则执行下一步；
(4)一级基站中的下一级基站QRN连接单元和/或二级基站的上一级基站QRN连接单元向一级基站的QRN下发单元发起下发QRN请求；
(5)一级基站的QRN下发单元接收请求，提取配对的二级基站QRN；将提取出来的二级基站QRN下发至一级基站中的下一级基站QRN连接单元的储备区和二级基站的上一级基站QRN连接单元的储备区，其中一级基站中的下一级基站QRN连接单元的储备区QRN和二级基站的上一级基站QRN连接单元的储备区QRN是配对的；
(6)判断一级基站中的下一级基站QRN连接单元的储备区QRN是否已充满，如果已充满，则完成此次下发操作；如未充满，则返回步骤(4)继续下发，直至一级基站中的下一级基站QRN连接单元的储备区中充满QRN；通过以上过程，完成一级基站与二级基站之间通信用的QRN下发。
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CN108540436A (zh) * 2018-01-10 2018-09-14 如般量子科技有限公司 基于量子网络实现信息加解密传输的通信系统和通信方法

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