CN115915119A - 一种用于北斗量子加密通信的实现方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于北斗量子加密通信的实现方法,包括以下步骤:发送短报文将接收方ID号和通讯内容的通讯申请信号加密通过卫星转发入站,地面中心站接收通讯申请信号,当接收到通讯申请信号后,地面中心进行解密和再加密加入持续广播的出站广播电文,卫星广播传给用户,接收方接收出站信号解调解密出站电文,并建立基于北斗的安全通信信道,当S4中对安全通信信道建设后,再将数据发送端通过北斗手持机读取TF卡内事先存储的量子密钥文件产生密钥及密钥ID。本发明提供的一种用于北斗量子加密通信的实现方法,利用量子加密服务和TF卡的配合使用可以很方便地实现两个北斗手持机之间的量子加密通信,提高了北斗手持机之间信息安全传输的保密性。

Description

一种用于北斗量子加密通信的实现方法
技术领域
本发明涉及北斗与量子通信领域,尤其涉及一种用于北斗量子加密通信的实现方法。
背景技术
近年来,随着互联网技术以及我国北斗卫星通信的发展,越来越多的数据通过网络传出,越来越多的信息都上载到了网络上,随之而来的是各种大数据信息的处理,在数据大爆炸的时代,数据信息的安全起初并没有受到重视,但随着黑客攻击事件的发生次数越来越多,窃听事件也偶有发生,使得人们对信息安全的重视程度越来越高。
北斗短报文通信服务一直是北斗系统最大特色,从北斗一号开始,北斗就采用基于RDSS体制为用户提供短报文通信服务,北斗二号仍然继承了这一体制和服务,而北斗三号相较于北斗二号,服务性能得到大幅提升,可面向我国及周边用户提供更优质的服务。
无论是对称密码算法还是非对称密码算法,都存在一定的问题,首先是对称密码一直存在密钥配送问题,而非对称密码虽解决了密码密钥配送问题,但同时对计算资源的需求大,且加解密效率低,其次,经典密码体制的密钥分发一直是比较困难的问题,接收方在接收密钥时,没有充分的证据说明该密钥在传输过程中没有被窃取、篡改、调换等。
因此,有必要提供一种用于北斗量子加密通信的实现方法解决上述技术问题。
发明内容
本发明提供一种用于北斗量子加密通信的实现方法,解决了现在的北斗手持机至进行进行信息传输时容易出现信息窃取的问题。
为解决上述技术问题,本发明提供的一种用于北斗量子加密通信的实现方法,包括以下步骤:
利用量子随机数信号与北斗信号数据进行融合,实现北斗量子加密通信;
S1、发送短报文将接收方ID号和通讯内容的通讯申请信号加密通过卫星转发入站;
S2、地面中心站接收通讯申请信号,当接收到通讯申请信号后,地面中心进行解密和再加密加入持续广播的出站广播电文;
S3、卫星广播传给用户;
S4、接收方接收出站信号解调解密出站电文,并建立基于北斗的安全通信信道;
S5、当S4中对安全通信信道建设后,再将数据发送端通过北斗手持机读取TF卡内事先存储的量子密钥文件产生密钥及密钥ID,得到所述原始密钥供加密使用实现北斗通信数据量子加密后发出;
S6、数据接收端通过手持机读取TF卡内事先存储的量子密钥文件生成密钥及密钥ID;
S7、得到所述密钥供解密实现北斗通信数据量子解密后接收;
S8、根据短报文服务特点,设计位置报告、应急搜救、短报文通信。
优选的,所述S1中的接收方ID号和通讯内容申请信号加密通过卫星转发入站。
优选的,所述S1中通讯申请信号通过地面接收站接收。
优选的,所述S2和S3中接收信号、地面中心进行解密和再加密后加入持续广播的出站广播电文中,经卫星广播给用户。
优选的,所述S4中建立北斗安全通信信道包括使用北斗通信连接第一北斗手持机及第二北斗手持机,并以此作为安全通信信道。
优选的,所述S5中北斗手持机通过所述原始密钥对需要加密的信息进行加密/解密,通过所述第一北斗手持机获取初始密钥及密钥ID,通过所述北斗安全通信信道将所述初始密钥及密钥ID传送给第二北斗手持机。
优选的,所述S5中第一北斗手持机和第二北斗手持机之间还设有无线信道,用于传输加密后的数据信息。
与相关技术相比较,本发明提供的一种用于北斗量子加密通信的实现方法具有如下有益效果:
本发明提供一种用于北斗量子加密通信的实现方法,利用量子加密服务和TF卡的配合使用可以很方便地实现两个北斗手持机之间的量子加密通信,提高了北斗手持机之间信息安全传输的保密性。
附图说明
图1为本发明提供的一种用于北斗量子加密通信的实现方法的一种较佳实施例的结构示意图;
图2为方法实现的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。
请结合参阅图1和图2,其中,图1为本发明提供的一种用于北斗量子加密通信的实现方法的一种较佳实施例的结构示意图;图2为方法实现的结构示意图。一种用于北斗量子加密通信的实现方法,包括以下步骤:
利用量子随机数信号与北斗信号数据进行融合,实现北斗量子加密通信;
S1、发送短报文将接收方ID号和通讯内容的通讯申请信号加密通过卫星转发入站;
S2、地面中心站接收通讯申请信号,当接收到通讯申请信号后,地面中心进行解密和再加密加入持续广播的出站广播电文;
S3、卫星广播传给用户;
S4、接收方接收出站信号解调解密出站电文,并建立基于北斗的安全通信信道;
S5、当S4中对安全通信信道建设后,再将数据发送端通过北斗手持机读取TF卡内事先存储的量子密钥文件产生密钥及密钥ID,得到所述原始密钥供加密使用实现北斗通信数据量子加密后发出;
S6、数据接收端通过手持机读取TF卡内事先存储的量子密钥文件生成密钥及密钥ID;
S7、得到所述密钥供解密实现北斗通信数据量子解密后接收;
S8、根据短报文服务特点,设计位置报告、应急搜救、短报文通信。
所述S1中的接收方ID号和通讯内容申请信号加密通过卫星转发入站。
所述S1中通讯申请信号通过地面接收站接收。
所述S2和S3中接收信号、地面中心进行解密和再加密后加入持续广播的出站广播电文中,经卫星广播给用户。
所述S4中建立北斗安全通信信道包括使用北斗通信连接第一北斗手持机及第二北斗手持机,并以此作为安全通信信道。
所述S5中北斗手持机通过所述原始密钥对需要加密的信息进行加密/解密,通过所述第一北斗手持机获取初始密钥及密钥ID,通过所述北斗安全通信信道将所述初始密钥及密钥ID传送给第二北斗手持机。
所述S5中第一北斗手持机和第二北斗手持机之间还设有无线信道,用于传输加密后的数据信息。
请结合参阅图1得知首先,北斗三号在兼容RDSS体制的基础上,利用3颗GEO卫星,创新采用广义RDSS体制和RNSS+短报文通信体制,精化了服务类型设计,优化了运行模式设计,极大提升了系统性能和用户体验,向规模化、国际化和高质量方向发展。
通过北斗手持机接收一颗GEO卫星播发的RDSS信号和RNSS1信号,同时接收至少一颗MEO或IGSO卫星的RNSS2信号,北斗手持机测量RNSS2相对RNSS1信号的时间差,然后将该参数通过GEO卫星发送给主控站,主控站利用这些参数可进行用户机位置计算和双向定时,北斗手持机可通过GEO卫星与主控站进行双向报文通信。
通过北斗导航的RNSS信号进行用户位置解算以及单向授时,仅利用一颗GEO卫星的双向数据传输能力,进行双向报文通信,优于采用较多的导航卫星的RNSS信号进行位置解算和授时,精度更高,可适应高动态用户使用,由于不需要北斗手持机与主控站之间双向交互进行用户位置计算,所以一定程度上释放了系统容量。
通过信号体制的优化设计和卫星载荷能力提升设计,可支持单次报文最长1000汉字,终端发射功率可降低到3W以下,系统入站容量优于1000万次/小时,为大规模应用提供条件。
根据短报文服务特点,设计了位置报告、应急搜救和报文通信三种基本服务,其他服务在此基础上扩展延伸,为短报文规模化国际化应用提供基础条件。
针对民用服务对系统大容量、终端小型化等需求,设计了相对独立的民用信号,同时为便于民用推广应用,采用相对独立的民用服务平台为用户提供服务。
请结合参阅图2得知使用本发明用于北斗手持机的量子加密通信方法,在第一北斗手持机和第二北斗手持机上安装有量子加密服务程序,通过所述程序控制密钥的产生及传输信息。
首先,通过北斗通信技术连接所述第一北斗手持机与第二北斗手持机,以此建立基于北斗的安全通信信道,为后续的密钥传输的实现提供可能。
所述第一北斗手持机内置设有或外置连接有量子密钥产生器,利用量子随机数信号与北斗信号在光量子及其他介质量子的融合,实现北斗量子加密通信,所述第一北斗手持机与所述量子密钥产生器之间也通过北斗安全通信信道连接,所述第一北斗手持机通过所述量子密钥产生器获取产生若干初始密钥及与所述初始密钥对应的唯一身份识别的密钥ID,所述第一北斗手持机将所述若干初始密钥及密钥ID同步给所述第二北斗手持机,所述初始密钥同步完成后,所述第一北斗手持机与所述第二北斗手持机之间的北斗安全通信信道可以断开连接,之后的加密数据传输可以通过所述传统无线信道传输。
所述第一北斗手持机通过所述量子密钥产生器获取产生原始密钥,所述原始密钥用于给数据加密/解密,通过所述量子加密服务程序在所述第一北斗手持机上从若干初始密钥及密钥ID中选择一个初始密钥,将该初始密钥与所述原始密钥进行异或操作,并将异或操作后的密钥与对应的初始密钥的密钥ID一同传输给第二北斗手持机,所述第二北斗手持机收到所述异或操作的密钥及其密钥ID后,通过所述密钥ID从先前同步的所述若干初始密钥中,找出与所述密钥ID对应的初始密钥,通过所述初始密钥对收到的异或操作后的密钥解密,得到所述第一终端上用来给数据加密的原始密钥,通过所述原始密钥,对多数第二北斗手持机收到的加密数据进行解密,如此,就实现了北斗手持机之间的北斗量子加密通信,大大提高了北斗手持机之间信息传输的安全性,方便了人们在日中生活中能够随时使用北斗量子加密通信。
而北斗通讯技术具有用户与用户,用户与控制中心的点对点双向通讯功能,北斗三号在兼容RDSS体制的基础上,利用三颗GEO卫星,创新采用广义RDSS体制和RNSS+短报文通信体制,精化了服务类型设计,优化了运行模式设计,极大提升了系统性能和用户体验,向规模化、国际化和高质量方向发展,量子密钥加密技术是利用量子特性及原理,进行密钥的生成、明文的混淆加密、密文的还原解密、密文的通信、反窃听等一系列加密技术,量子加密利用量子力学中测量对物理状态产生不可逆影响的属性,也就是量子不可测量的特性,来确保通讯密钥的安全传递,所以它不仅可以解决一次一密的密码本传输问题,还能确保在传输密钥时不会被第三方窃听和复制,窃听会影响量子状态,从而暴露窃听行为,复制行为无法进行是因为“量子不可克隆定理”量子加密的密钥是在通信时随机产生的,理论上是不可能被破解的一种加密技术,实际上也不会受到其他计算机的干扰和威胁,是真正安全稳定并能长期使用的技术,现有技术中,针对两个物理节点间的量子密钥加密和北斗通讯技术已逐步走进人们的视野,一些组织/机构也已在开始使用此类北斗+量子加密通信技术。
然而,在目前的日常生活中,手机、电脑等一系列的北斗手持机,是大多数人信息交互不可或缺的一部分,且在当前数据流量中的比重越来越高,但是基于北斗手持机的量子加密以及北斗通讯融合技术却仍处于探讨阶段。
与相关技术相比较,本发明提供的一种用于北斗量子加密通信的实现方法具有如下有益效果:
本发明提供一种用于北斗量子加密通信的实现方法,利用量子加密服务和TF卡的配合使用可以很方便地实现两个北斗手持机之间的量子加密通信,提高了北斗手持机之间信息安全传输的保密性。
以上所述仅为本发明的实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其它相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种用于北斗量子加密通信的实现方法,其特征在于,包括以下步骤:
利用量子随机数信号与北斗信号数据进行融合,实现北斗量子加密通信;
S1、发送短报文将接收方ID号和通讯内容的通讯申请信号加密通过卫星转发入站;
S2、地面中心站接收通讯申请信号,当接收到通讯申请信号后,地面中心进行解密和再加密加入持续广播的出站广播电文;
S3、卫星广播传给用户;
S4、接收方接收出站信号解调解密出站电文,并建立基于北斗的安全通信信道;
S5、当S4中对安全通信信道建设后,再将数据发送端通过北斗手持机读取TF卡内事先存储的量子密钥文件产生密钥及密钥ID,得到所述原始密钥供加密使用实现北斗通信数据量子加密后发出;
S6、数据接收端通过手持机读取TF卡内事先存储的量子密钥文件生成密钥及密钥ID;
S7、得到所述密钥供解密实现北斗通信数据量子解密后接收;
S8、根据短报文服务特点,设计位置报告、应急搜救、短报文通信。
2.根据权利要求1所述的用于北斗量子加密通信的实现方法,其特征在于,所述S1中的接收方ID号和通讯内容申请信号加密通过卫星转发入站。
3.根据权利要求1所述的用于北斗量子加密通信的实现方法,其特征在于,所述S1中通讯申请信号通过地面接收站接收。
4.根据权利要求1所述的用于北斗量子加密通信的实现方法,其特征在于,所述S2和S3中接收信号、地面中心进行解密和再加密后加入持续广播的出站广播电文中,经卫星广播给用户。
5.根据权利要求1所述的用于北斗量子加密通信的实现方法,其特征在于,所述S4中建立北斗安全通信信道包括使用北斗通信连接第一北斗手持机及第二北斗手持机,并以此作为安全通信信道。
6.根据权利要求1所述的用于北斗量子加密通信的实现方法,其特征在于,所述S5中北斗手持机通过所述原始密钥对需要加密的信息进行加密/解密,通过所述第一北斗手持机获取初始密钥及密钥ID,通过所述北斗安全通信信道将所述初始密钥及密钥ID传送给第二北斗手持机。
7.根据权利要求6所述的用于北斗量子加密通信的实现方法,其特征在于,所述S5中第一北斗手持机和第二北斗手持机之间还设有无线信道,用于传输加密后的数据信息。
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