JP7485747B2 - 量子鍵に基づくデータ伝送方法、システム及び記憶媒体 - Google Patents

Description

本発明は、モノのインターネットデータセキュリティの技術分野に関し、具体的には、量子鍵に基づくデータ伝送方法、システム及び記憶媒体に関する。

データ通信において、データの安全性を保障することはこれまでに重点の一つである。量子鍵配信は量子力学的特性を利用して通信安全性を確保する方法であり、その適用シーンは拡大しつつある。

スマート水務プロジェクトの建設において、大量のフロントエンド物連感知監視装置（例えば水質、流量監視など）データが定期的にバックエンドサーバに送信され、現在、アップロードは主に従来のネットワークに使用される公開鍵体系によって暗復号化を行い、強力な計算力攻撃という問題に対抗できない。また、スマート水務フロントエンド物連感知装置の端末のタイプは様々であり、且つ数が大きく、統一管理を容易にするために、一般的にメーカーは対応する要件に応じて安全ＳＤＫを統合し、肝心のパラメータを初期化、設定するが、これらのパラメータを事前にメーカーに提供する必要があり、肝心な感度パラメータの漏洩を引き起こし、管理が困難であり、安全性が制御されない。

これに鑑みて、本発明の実施例は、データ伝送の安全性が高くないという問題を解決するために、量子鍵に基づくデータ伝送方法、システム及び記憶媒体を提供する。

第１態様によれば、本発明の実施例は、データ収集装置に接続するための第１量子鍵装置に適用される量子鍵に基づくデータ伝送方法を提供し、該方法は、
前記データ収集装置から暗号化対象データを取得するステップと、
量子鍵配信装置によって配信された量子鍵の識別子を取得するステップであって、前記量子鍵配信装置はさらに、前記量子鍵の識別子を第２量子鍵装置に配信することに用いられ、前記第２量子鍵装置はバックエンドサーバに接続することに用いられるステップと、
前記量子鍵の識別子に基づいて量子鍵を決定するステップと、
前記量子鍵に基づいて前記暗号化対象データを暗号化し、暗号化されたデータを得るステップと、
前記暗号化されたデータを前記バックエンドサーバに送信するステップと、を含む。

本発明の実施例に係る量子鍵に基づくデータ伝送方法では、量子鍵装置の形式でデータ収集装置に接続し、データを伝送する必要がある時、量子鍵の識別子を第１量子鍵装置と第２量子鍵装置に配信すればよく、第１量子鍵装置はデータ収集装置からデータを取得した後、識別子を通じて対応する量子鍵を決定し、該量子鍵を用いてデータを暗号化し、暗号化されたデータをバックエンドサーバに送信する。伝送するたびに量子鍵を更新し、伝送中にデータが暗号化されるため、伝送中のデータの安全性を確保する。

第１態様を組み合わせ、一実施形態では、前記量子鍵の識別子に基づいて量子鍵を決定するステップは、
前記量子鍵と前記識別子との対応関係を決定するための量子鍵対応表を取得するステップと、
前記識別子に従って前記量子鍵対応表において前記識別子に対応する量子鍵を決定するステップと、を含む。

本実施例に係る量子鍵の決定方法では、識別子を取得した後、量子鍵対応表から該識別子に対応する量子鍵を決定し、量子鍵対応表は量子鍵配信装置によって第１量子鍵装置と第２量子鍵装置に予め配信され、データを伝送する時、データを伝送する両端の装置が同様な量子鍵を取得することができることを実現し、これによりデータを暗号化及び復号化し、データ伝送の安全性を保障する。

第１態様を組み合わせ、一実施形態では、量子鍵対応表を取得するステップは、
前記量子鍵対応表を前記第２量子鍵装置に配信するための量子鍵配信装置によって配信された前記量子鍵対応表を取得するステップを含む。

第１態様を組み合わせ、一実施形態では、前記暗号化されたデータをバックエンドサーバに送信するステップは、
前記量子鍵配信装置によって配信されたプリセットパラメータを取得し、前記暗号化されたデータの伝送方式を決定するステップと、
前記伝送方式に従って前記暗号化されたデータを前記バックエンドサーバに送信するステップと、を含む。

本実施例に係る暗号化されたデータをバックエンドサーバに送信する方法では、プリセットパラメータを介してデータ伝送端末のデジタル証明書を決定し、デジタル証明書は身元認証に用いられ、プリセットパラメータを通じてデータの伝送方式を設定することができ、これによりデータは設定に従ってデータ伝送を行う。

第２態様によれば、一実施形態では、本発明の実施例は、バックエンドサーバに接続するための第２量子鍵装置に適用される量子鍵に基づくデータ伝送方法を提供し、該方法は、
量子鍵配信装置によって配信された量子鍵の識別子を取得するステップであって、前記量子鍵配信装置はさらに、前記量子鍵の識別子を第１量子鍵装置に配信することに用いられ、前記第１量子鍵装置はデータ収集装置に接続することに用いられるステップと、
前記量子鍵の識別子に基づいて量子鍵を決定するステップと、
前記第１量子鍵装置によって送信された暗号化されたデータを受信するステップと、
前記量子鍵に基づいて前記暗号化されたデータを復号化し、復号化されたデータを得るステップと、を含む。

第２態様を組み合わせ、一実施形態では、前記量子鍵の識別子に基づいて量子鍵を決定するステップは、
前記量子鍵と前記識別子との対応関係を決定するための量子鍵対応表を取得するステップと、
前記識別子に従って前記量子鍵対応表において前記識別子に対応する量子鍵を決定するステップと、を含む。

第２態様を組み合わせ、一実施形態では、前記量子鍵対応表を取得するステップは、
前記量子鍵対応表をデータ収集装置に配信するための量子鍵配信装置によって配信された前記量子鍵対応表を取得するステップを含む。

第３態様によれば、本発明の実施例は量子鍵に基づくデータ伝送システムを提供し、該システムは、
少なくとも１つのデータ収集装置と、
前記少なくとも１つのデータ収集装置に接続されるバックエンドサーバと、
データ収集装置に接続し、第１態様又は第１態様のいずれかの実施形態に記載の量子鍵に基づくデータ伝送方法を実行するための第１量子鍵装置と、
前記バックエンドサーバに接続し、第２態様又は第２態様のいずれかの実施形態に記載の量子鍵に基づくデータ伝送方法を実行するための第２量子鍵装置と、を含む。

第３態様を組み合わせ、一実施形態では、前記システムは、
前記少なくとも１つのデータ収集装置及び前記バックエンドサーバに接続され、前記第１量子鍵装置と第１量子鍵装置の量子鍵対応表を配信するための量子鍵配信装置をさらに含む。

第４態様によれば、本発明の実施形態は、第１態様または第１態様のいずれかの実施形態に記載の量子鍵に基づくデータ伝送方法をコンピュータに実行させるためのコンピュータ命令が記憶されているコンピュータ読み取り可能な記憶媒体を提供する。

本発明の具体的な実施形態又は従来技術の技術的解決手段をより明確に説明するために、以下、具体的な実施形態又は従来技術の記述のために使用される図面を簡単に説明するが、明らかに、以下で説明される図面は本発明のいくつかの実施形態であり、当業者にとって、創造的な労力をせずに、これらの図面に基づいて他の図面を得ることができる。

本発明の実施例に係る量子鍵に基づくデータ伝送方法のフローチャートである。 本発明の実施例に係る量子鍵の決定方法のフローチャートである。 本発明の実施例に係る暗号化されたデータの伝送方法のフローチャートである。 本発明の実施例に係る量子鍵に基づくデータ伝送方法のフローチャートである。 本発明の実施例に係る量子鍵に基づく水務認証システムのアーキテクチャ図である。 図５の実施例に係る量子鍵に基づく水務認証システムの量子鍵の概略図である。 本発明の実施例に係る量子鍵に基づくデータ伝送システムの構造ブロック図である。 本発明の実施例に係る電子装置のハードウェアの構造概略図である。

本発明の実施例の目的、技術的解決手段及び利点をより明確にするために、以下、図面を参照しながら本発明の技術的解決手段を明瞭で、完全に説明し、明らかに、説明される実施例は本発明の一部の実施例に過ぎず、全ての実施例ではない。本発明における実施例に基づき、当業者が創造的な労働をせずに得られた全ての他の実施例は、本発明の特許範囲に属する。

本発明の実施例によれば、量子鍵に基づくデータ伝送方法の実施例を提供し、なお、図面のフローチャートに示されたステップは一組のコンピュータで実行可能な命令のコンピュータシステムで実行されてもよく、フローチャートに論理的順序が示されているが、場合によっては、異なる順序で示され又は説明されたステップを実行することができる。

本実施例では、量子鍵に基づくデータ伝送方法を提供し、第１量子鍵装置に適用され、第１量子鍵装置は量子ＴＦカード又は量子ネットワークカードなどであってもよく、データ収集装置に接続される。図１は本発明の実施例に係る量子鍵に基づくデータ伝送方法のフローチャートであり、図１に示すように、該フローは以下のステップＳ１１～Ｓ１５を含む。

Ｓ１１では、データ収集装置から暗号化対象データを取得する。

データ伝送中には、常に複数の端末、例えばデータ収集端末、処理端末等に関する。データ収集装置は物連感知装置であってもよく、伝送する必要があるデータを収集することに用いられてもよい。水務システムを例として、データ収集装置は流量計、工業カメラ、水位計などであってもよい。第１量子鍵装置は量子ＴＦカード又は量子ネットワークカードであってもよく、第１量子鍵装置はデータ収集装置に接続され、接続方式は量子ＴＦカード又は量子ネットワークカードをデータ収集装置に挿入することであってもよい。

データ収集装置が伝送する必要がある暗号化対象データを収集した後、バックグラウンドサーバがデータ取得命令を配信し、又はプリセットの設定に従って周期的にバックエンドサーバにデータを伝送する必要がある時、該データ収集装置に接続された第１量子鍵装置によって暗号化対象データを取得する。

Ｓ１２では、量子鍵配信装置によって配信された量子鍵の識別子を取得する。

データ収集装置によって収集されたデータはバックエンドサーバに伝送されてもよく、データ伝送の安全性を保障するために、第２量子鍵装置がバックエンドサーバに接続されるように設けられ、第２量子鍵装置は、量子ＴＦカード又は量子ネットワークカードであってもよく、バックエンドサーバに挿入されてもよい。量子鍵配信装置は量子鍵の管理システムであってもよく、第１量子鍵装置及び第２量子鍵装置と通信伝送を行うことができる。

データ収集装置によってバックエンドサーバにデータを伝送する必要がある時、量子鍵配信装置によって量子鍵の識別子を第１量子鍵装置に配信する。各量子鍵はそれに一意に対応する識別子を有し、識別子は番号の形式であってもよく、各量子鍵は番号に一々対応する。

また、量子鍵配信装置はさらに量子鍵の識別子を第２量子鍵装置に配信し、該識別子は第１量子鍵に配信された識別子とは一致し、識別子を配信する時、データソースを区別するために、第１量子鍵の識別子を区別する必要があり、このようにして、バックエンドサーバは複数のデータ収集装置からのデータを取得する時、データがどのデータ収集装置からのものであるかを区別することができる。具体的な区別方式は、各データ収集装置に接続された第１量子鍵装置のプリセット識別子と量子鍵は一意性を有するように設定し、すなわち識別子に基づいてデータソースを区別することができることであってもよい。

Ｓ１３では、量子鍵の識別子に基づいて量子鍵を決定する。

ニーズに応じて量子鍵配信装置によってランダム量子鍵を大量に生成することができ、各量子鍵はそれに対応する識別子を有し、第１量子鍵装置と第２量子鍵装置に生成された量子鍵及び対応する識別子を配置し、１つの量子鍵と識別子の表であってもよく、量子鍵と識別子との対応関係を表すことができればよい。

第１量子鍵装置と第２量子鍵装置は配信された識別子を受信すると、予め設定された量子鍵と量子鍵の識別子との対応関係によって配信された該識別子に対応する量子鍵を決定することができる。

Ｓ１４では、量子鍵に基づいて暗号化対象データを暗号化し、暗号化されたデータを得る。

配信された識別子に基づいて量子鍵を決定した後、該量子鍵を用いてデータ収集装置から取得した暗号化対象データを暗号化し、暗号化されたデータを得る。伝送するたびに量子鍵を一回使用し、データ伝送の安全性を確保するように、使用済みの該量子鍵を消去するようにしてもよい。

Ｓ１５では、暗号化されたデータをバックエンドサーバに送信する。

得られた暗号化されたデータをバックエンドサーバに送信し、バックエンドサーバは暗号化されたデータを受信してからニーズに応じて暗号化されたデータを処理することができる。

本発明の実施例に係る量子鍵に基づくデータ伝送方法では、量子鍵装置の形式でデータ収集装置に接続し、データを伝送する必要がある時、量子鍵の識別子を第１量子鍵装置と第２量子鍵装置に配信すればよく、第１量子鍵装置はデータ収集装置からデータを取得した後、識別子を通じて対応する量子鍵を決定し、該量子鍵を用いてデータを暗号化し、暗号化されたデータをバックエンドサーバに送信する。伝送するたびに量子鍵を更新し、伝送中にデータが暗号化されるため、伝送中のデータの安全性を確保する。

本実施例では、量子鍵の決定方法を提供し、図１のＳ１３に対応し、図２は本発明の実施例に係るフローチャートであり、図２に示すように、該フローは以下のステップＳ２１～ステップＳ２２を含む。

Ｓ２１では、量子鍵対応表を取得する。

量子鍵配信装置は量子鍵の管理システムであってもよく、大量にランダム量子鍵を生成することができ、各量子鍵はそれに対応する識別子を有し、識別子は番号の形式であってもよい。量子鍵対応表において量子鍵と識別子との対応関係を示し、該対応表に基づいて識別子に対応する量子鍵を検索することができる。

データを伝送する前に、量子鍵配信装置によって配信された量子鍵と量子鍵の識別子の対応表を第１量子鍵装置に配信することができ、第１量子鍵装置は量子ＴＦカード又は量子ネットワークカードであってもよい。

一実施形態では、量子鍵配信装置はさらに量子鍵対応表を第２量子鍵装置に配信してもよく、第２量子鍵装置が識別子に従って量子鍵を決定することに用いられる。

Ｓ２２では、識別子に従って量子鍵対応表において識別子に対応する量子鍵を決定する。

第１量子鍵装置は識別子を取得した後、該識別子に従って予め取得された量子鍵対応表において該識別子に対応する量子鍵を決定する。識別子は量子鍵と一々対応する関係を有するため、１つの識別子は１つの対応する量子鍵のみを有する。

本実施例に係る量子鍵の決定方法では、識別子を取得した後、量子鍵対応表から該識別子に対応する量子鍵を決定し、量子鍵対応表は量子鍵配信装置によって第１量子鍵装置と第２量子鍵装置に予め配信され、データを伝送する時、データを伝送する両端の装置が同様な量子鍵を取得することができることを実現し、これによりデータを暗号化及び復号化し、データ伝送の安全性を保障する。

本実施例では、暗号化されたデータの伝送方法を提供し、図１のＳ１５に対応し、図３は本発明の実施例に係るフローチャートであり、図３に示すように、該フローは以下のステップＳ３１～ステップＳ３２を含む。

Ｓ３１では、量子鍵配信装置によって配信されたプリセットパラメータを取得し、暗号化されたデータの伝送方式を決定する。

Ｓ３２では、伝送方式に基づいて暗号化されたデータをバックエンドサーバに送信する。

プリセットパラメータはデジタル証明書及びパラメータを含み、データ収集装置の形態が異なり、型番が異なるため、バックエンドサーバへのこれらの装置のドッキングに対して認証操作を行う必要があり、デジタル証明書によって身元認証を行う。デジタル証明書を第１量子鍵装置に統一し、実際のニーズに応じて第１量子鍵装置を直接プリセットすることができる。パラメータは、データがどのような通信方式で伝送されるかを決定するためのものであり、例えばＳＩＭカードを介してデータ伝送を行うことができる。実際のニーズに応じて量子鍵配信装置によって第１量子鍵装置と第２量子鍵装置にデジタル証明書及びパラメータなどを配信し、これによりデータの伝送方式を決定する。

第１量子鍵装置と第２量子鍵装置に設定されたプリセットパラメータにより、量子鍵に接続された端末装置に対して設定を行い、その後、データ収集装置とバックエンドサーバとの間に安全な伝送暗号化チャネルを構築し、暗号化されたデータは決定されたデータ伝送の方式に基づいて安全な暗号化チャネル内で伝送する。

本実施例に係る暗号化されたデータをバックエンドサーバに送信する方法では、プリセットパラメータを介してデータ伝送端末のデジタル証明書を決定し、デジタル証明書は身元認証に用いられ、プリセットパラメータを通じてデータの伝送方式を設定することができ、これによりデータは設定に従ってデータ伝送を行う。

本実施例では、量子鍵に基づくデータ伝送方法を提供し、第２量子鍵装置に適用され、第２量子鍵装置は量子ＴＦカード又は量子ネットワークカードなどであってもよく、第２量子鍵装置はバックエンドサーバに接続される。図４は本発明の実施例に係る量子鍵に基づくデータ伝送方法のフローチャートであり、図４に示すように、該フローは以下のステップＳ４１～ステップＳ４４を含む。

Ｓ４１では、量子鍵配信装置によって配信された量子鍵の識別子を取得する。

データ収集装置によって収集されたデーはバックエンドサーバに伝送されてもよく、データ伝送の安全性を保障するために、第２量子鍵装置がバックエンドサーバに接続されるように設けられ、第２量子鍵装置は、量子ＴＦカード又は量子ネットワークカードであってもよく、バックエンドサーバに挿入されてもよい。量子鍵配信装置は量子鍵の管理システムであってもよく、第１量子鍵装置及び第２量子鍵装置と通信伝送を行うことができる。

データ収集装置は、バックエンドサーバにデータを伝送する必要がある時、量子鍵配信装置によって量子鍵の識別子を第２量子鍵装置に配信する。各量子鍵はそれに一意に対応する識別子を有し、識別子は番号の形式であってもよく、各量子鍵は番号に一々対応する。

また、量子鍵配信装置はさらに第１量子鍵装置に量子鍵の識別子を配信し、第１量子鍵装置はデータ収集装置に接続され、第１量子鍵装置は量子ＴＦカード又は量子ネットワークカードであってもよく、接続方式は量子ＴＦカード又は量子ネットワークカードをデータ収集装置に挿入することであってもよく、第１量子鍵装置に配信された識別子と第２量子鍵に配信された識別子とは一致する。

Ｓ４２では、量子鍵の識別子に基づいて量子鍵を決定する。

ニーズに応じて量子鍵配信装置によってランダム量子鍵を大量に生成することができ、各量子鍵はそれに対応する識別子を有し、第１量子鍵装置と第２量子鍵装置に生成された量子鍵及び対応する識別子を配置し、一枚の量子鍵と識別子との対応表であってもよく、量子鍵と識別子との対応関係を表すことができればよい。

第１量子鍵装置と第２量子鍵装置は配信された識別子を受信すると、予め設定された量子鍵と量子鍵の識別子との対応関係によって配信された該識別子に対応する量子鍵を決定することができる。

該ステップは、具体的には、以下のＳ４２１～Ｓ４２２をさらに含む。

Ｓ４２１では、量子鍵対応表を取得する。

量子鍵配信装置は量子鍵の管理システムであってもよく、大量にランダム量子鍵を生成することができ、各量子鍵はそれに対応する識別子を有し、識別子は番号の形式であってもよい。量子鍵対応表において量子鍵と識別子との対応関係を示し、該対応表に基づいて識別子に対応する量子鍵を検索することができる。

データを伝送する前に、量子鍵配信装置によって配信された量子鍵と量子鍵の識別子の対応表を第２量子鍵装置に配信することができ、第２量子鍵装置は量子ＴＦカード又は量子ネットワークカードであってもよい。

Ｓ４２２では、識別子に従って量子鍵対応表において識別子に対応する量子鍵を決定する。

第２量子鍵装置は識別子を取得した後、該識別子に従って予め取得された量子鍵対応表において該識別子に対応する量子鍵を決定する。識別子は量子鍵と一々対応する関係を有するため、１つの識別子は１つの対応する量子鍵のみを有する。

Ｓ４３では、第１量子鍵装置によって送信された暗号化されたデータを受信する。

Ｓ４４では、量子鍵に基づいて暗号化されたデータを復号化し、復号化されたデータを得る。

バックエンドサーバは第１量子鍵装置によって送信された暗号化されたデータを受信し、暗号化されたデータは配信された識別子に対応する量子鍵を用いて暗号化され、バックエンドサーバに接続された第２量子鍵装置は識別子を通じて暗号化されたデータを復号化する量子鍵を決定し、復号化されたデータを決定することができる。

１つ以上のデータ収集装置の暗号化されたデータを同時に受信する場合、各暗号化装置に対応する識別子に従ってデータソースを決定することができ、これにより復号化するための量子鍵を標的として決定する。

図５を参照し、それは量子鍵に基づく水務認証システムのアーキテクチャ図であり、データ収集装置は物連感知装置であり、流量計、工業カメラ、水位計などを含み、第１量子鍵装置はＴＦカードであり、データ収集装置に挿入されてもよく、第２量子鍵装置は量子ネットワークカードであり、バックエンドサーバに挿入されてもよい。量子鍵配信装置はフロントエンド装置管理システムであり、量子ネットワークカード及び量子ＴＦカードと通信伝送を行うことができ、アプリケーション端末装置はコンピュータ、タブレットコンピュータ又は携帯電話などを含む。

ユーザは、データ収集装置のデータを必要とする時、携帯電話又はコンピュータなどの装置によって命令を送信してバックエンドサーバにデータを伝送するようデータ収集装置に通知し、又はバックエンドサーバがデータ収集装置にデータ伝送命令を送信してデータを取得するようにしてもよいし、データ収集装置が周期的（例えば２時間毎）にバックエンドサーバにデータを伝送するように、バックエンドサーバにデータ伝送命令を予め設定するようにしてもよい。データ収集装置がバックエンドサーバにデータを伝送することは、通常、ｍｏｄｂｕｓプロトコルを介して通信する。水務認証システムでは、伝送されたデータはｐＨ値、電気伝導度、濁度、溶存酸素、温度などを含む。

データを伝送する前に、フロントエンド装置管理システムの管理者はフロントエンド装置管理システムによってランダム量子鍵及び量子鍵に対応する識別子を大量に生成することができ、対応表の形式で量子ＴＦカード及び量子ネットワークカードにチャージすることができる。また、管理者はプリセットパラメータを量子ＴＦカードと量子ネットワークカードにチャージすることができ、プリセットパラメータはデジタル証明書及びパラメータを含み、デジタル証明書はデータ収集装置とバックエンドサーバが身元認証を行うことに用いられ、パラメータはデータの伝送方式を決定することができ、例えばＳＩＭカードを介して通信伝送を行う。

チャージが完了した量子ＴＦカードをデータ収集装置に挿入し、量子ネットワークカードをバックエンドサーバに挿入し、量子ＴＦカードのデジタル証明書から、データ収集装置とバックエンドサーバとの間に安全な伝送暗号化チャネルを構築することができ、図６に示すように、両端の通信データはいずれも安全な暗号化チャネル内で伝送される。

データ収集装置は、バックエンドサーバにデータを伝送する必要がある時、量子鍵配信装置によって量子鍵の番号である識別子を量子ＴＦカードと量子ネットワークカードに配信する。データ収集装置は内蔵された量子ＴＦカードを介して識別子に対応する量子鍵を決定し、暗号化されたインタフェースを呼び出してデータの暗号化を実現し、暗号化されたデータをバックエンドサーバに送信する。バックエンドサーバの量子ネットワークカードは識別子を通じて復号化するための量子鍵を決定し、暗号化されたデータを復号化し、データソースが正確であることが検証された後、さらにデータに対して後の処理を行う。データはバックエンドサーバに入る前に量子ネットワークカードで量子鍵を用いて検証メッセージの正当性を復号化し、ハードウェア方式でデータがネットワークカードで暗復号及びデータパケットフィルタリングを実現し、データパケットの識別子を検証し、データは、検証に成功すると、ホストカーネル層に送信されて処理される。

バックエンドサーバは、データ取得命令をデータ収集装置に送信する必要がある時、量子鍵配信装置によって量子ＴＦカード及び量子ネットワークカードに識別子を配信し、量子ネットワークカードを介してデータ取得命令を暗号化してから送信し、データ収集装置は暗号化されたデータ取得命令を受信した後、量子ＴＦカード及び識別子を通じて復号化用の量子鍵を決定し、暗号化されたデータ取得命令を復号化し、その後、対応する命令を実行する。

該量子鍵に基づくデータ伝送方法は１回１鍵の暗号化方式を採用し、毎回データ又は命令伝送を行う時にいずれも端末の量子ＴＦカード及び量子ネットワークカードに量子鍵の識別子を配信し、これにより暗号化及び復号化用の量子鍵の正確性を確保する。量子鍵の番号を直接同期し、攻撃者が該量子鍵の識別子を傍受しても復号化用の量子鍵を取得できず、データ伝送の安全性を確保する。

従来の水務システムでは、水務の物連装置の形態が異なり、型番が異なるため（例えばビデオカメラ、水質アナライザー、流量計など）、バックエンドサーバへのこれらの装置のドッキングに対していずれも認証操作を行う必要があり、従来の方式では、物連装置を改良することによってバックエンドの認証を実現し、ドッキング、デバッグの作業量が大きく、感度パラメータの漏洩に関する可能性がある。量子ＴＦカードと量子ネットワークカードの形式を採用し、必要なパラメータと証明書を量子ＴＦカードと量子ネットワークカードに導入し、どのような装置であっても量子ＴＦカードと量子ネットワークカードに直接挿入すればよく、このように証明書の安全を保障して装置の統一管理を容易にする。

本実施例では、量子鍵に基づくデータ伝送システムをさらに提供し、該システムは上記実施例を実現することに用いられ、説明したことを省略する。以下に使用されるように、用語「モジュール」は所定の機能のソフトウェア及び/又はハードウェアの組み合わせを実現することができる。以下の実施例に記載の装置はソフトウェアで実現することが好ましいが、ハードウェア、又はソフトウェアとハードウェアの組み合わせを実現することも構想され得る。

本実施例は量子鍵に基づくデータ伝送システムを提供し、図７に示すように、
少なくとも１つのデータ収集装置と、
少なくとも１つのデータ収集装置に接続されるバックエンドサーバと、
データ収集装置に接続し、上記のいずれかの実施形態における量子鍵に基づくデータ伝送方法を実行するための第１量子鍵装置と、
バックエンドサーバに接続し、上記のいずれかの実施形態における量子鍵に基づくデータ伝送方法を実行するための第２量子鍵装置と、を含む。

一実施形態では、該システムは、
少なくとも１つのデータ収集装置及びバックエンドサーバに接続され、第１量子鍵装置と第１量子鍵装置の量子鍵対応表を配信するための量子鍵配信装置をさらに含む。

上記各モジュールのさらなる機能説明は上記対応する実施例と同様であり、ここで説明を省略する。

本発明の実施例は電子装置をさらに提供し、上述した図７に示す量子鍵に基づくデータ伝送システムを備える。

図８を参照しながら、図８は本発明の選択可能な実施例に係る電子装置の構造概略図であり、図８に示すように、前記電子装置は、中央処理装置（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ、ＣＰＵ）などの少なくとも１つのプロセッサ６０１、少なくとも１つの通信インタフェース６０３、メモリ６０４、少なくとも１つの通信バス６０２を含んでもよい。これらのうち、通信バス６０２は、これらの構成要素間の接続通信を実現するためのものである。これらのうち、通信インターフェース６０３はディスプレイ（Ｄｉｓｐｌａｙ）、キーボード（Ｋｅｙｂｏａｒｄ）を含んでもよく、任意選択に、通信インターフェース６０３は標準的な有線インターフェース、無線インターフェースを含んでもよい。メモリ６０４は高速ＲＡＭメモリ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ、揮発性ランダムアクセスメモリ）であってもよいし、不揮発性メモリ（ｎｏｎ－ｖｏｌａｔｉｌｅ ｍｅｍｏｒｙ）、例えば少なくとも１つの磁気ディスクメモリであってもよい。任意選択に、メモリリ６０４は前述プロセッサ６０１１から遠い少なくとも１つの記憶装置であってもよい。プロセッサ６０１は図７に記載のシステムと組み合わせてもよく、メモリ６０４にアプリケーションプログラムが記憶され、プロセッサ６０１１はメモリ６０４に記憶されたプログラムコードを呼び出して、上記のいずれかの方法のステップを実行することに用いられる。

ここで、通信バス６０２は周辺コンポーネント相互接続標準（ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ、略語ＰＣＩ）バス又は拡張業界標準アーキテクチャ（ｅｘｔｅｎｄｅｄ ｉｎｄｕｓｔｒｙ ｓｔａｎｄａｒｄａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ、略語ＥＩＳＡ）バスなどであってもよい。通信バス６０２は、アドレスバス、データバス、コントロールバスなどに分けられてもよい。なお、図８では、図示の便宜上、１本の太線だけで示されるが、１本のバス又は１つのタイプのバスだけがあるのを示さない。

ここで、メモリ６０４は揮発性メモリ（英語：ｖｏｌａｔｉｌｅ ｍｅｍｏｒｙ）、例えばランダムアクセスメモリ（英語：ｒａｎｄｏｍ－ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ、略語：ＲＡＭ）を含んでもよく、不揮発性メモリ（英語：ｎｏｎ－ｖｏｌａｔｉｌｅ ｍｅｍｏｒｙ）、例えばフラッシュメモリ（英語：ｆｌａｓｈ ｍｅｍｏｒｙ）、ハードディスク（英語：ｈａｒｄ ｄｉＳｋｄｒｉｖｅ、略語：ＨＤＤ）又はソリッドステートハードディスク（英語：Ｓｏｌｉｄ－Ｓｔａｔｅ ｄｒｉｖｅ、略語：ＳＳＤ）を含んでもよく、上記の種類のメモリの組み合わせを含んでもよい。

ここで、プロセッサ６０１は中央処理装置（英語：ｃｅｎｔｒａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ、略語：ＣＰＵ）、ネットワークプロセッサ（英語：ｎｅｔｗｏｒｋ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ、略語：ＮＰ）又はＣＰＵとＮＰの組み合わせであってもよい。

ここで、プロセッサ６０１はハードウェアチップをさらに含んでもよい。上記ハードウェアチップは特定用途向け集積回路（英語：ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ－ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ、略語： ＡＳＩＣ）、プログラムロジックデバイス（英語：ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｌｏｇｉｃ ｄｅｖｉｃｅ、略語：ＰＬＤ）又はそれらの組み合わせであってもよい。上記ＰＬＤは複雑なプログラムロジックデバイス（英語：ｃｏｍｐｌｅｘ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｌｏｇｉｃ ｄｅｖｉｃｅ、略語：ＣＰＬＤ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（英語：ｆｉｅｌｄ－ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｇａｔｅ ａｒｒａｙ、略語：ＦＰＧＡ）、ジェネリック配列ロジック（英語：ｇｅｎｅｒｉｃ ａｒｒａｙｌｏｇｉｃ、略語：ＧＡＬ）又はそれらの任意の組み合わせであってもよい。

任意選択に、メモリ６０４は、プログラム命令を記憶することにも用いられる。プロセッサ６０１はプログラム命令を呼び出して、本願の実施例に示された量子鍵に基づくデータ伝送方法を実現してもよい。

本実施例は非一時的コンピュータ記憶媒体を提供し、前記コンピュータ記憶媒体にコンピュータで実行可能な命令が記憶され、該コンピュータで実行可能な命令は上記のいずれかの方法の実施例における量子鍵に基づくデータ伝送方法を実行することができる。前記記憶媒体は磁気ディスク、光ディスク、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ：Ｒｅａｄ－Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ：Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ（Ｆｌａｓｈ Ｍｅｍｏｒｙ）、ハードディスク（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ、略語：ＨＤＤ）又はソリッドステートハードディスク（ＳＳＤ：Ｓｏｌｉｄ－Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）などであってもよく、前記記憶媒体は上記の種類のメモリの組み合わせをさらに含んでもよい。

図面を参照しながら本発明の実施例を説明したが、当業者は本発明の趣旨及び範囲を逸脱せずに様々な変更や変形を行うことができ、このような変更や変形はいずれも添付の特許請求の範囲に定められる範囲に属する。

Claims (5)

1. データ収集装置に接続するための第１量子鍵装置に適用される量子鍵に基づくデータ伝送方法であって、
   前記データ収集装置から暗号化対象データを取得するステップと、
   量子鍵配信装置によって配信された量子鍵の識別子を取得するステップであって、前記量子鍵配信装置はさらに、前記量子鍵の識別子を第２量子鍵装置に配信することに用いられ、前記第２量子鍵装置はバックエンドサーバに接続することに用いられ、第２量子鍵装置に配信された前記量子鍵の前記識別子と、第１量子鍵装置に配信された量子鍵の識別子とは一致するステップと、
   前記量子鍵の識別子に基づいて量子鍵を決定するステップと、
   前記量子鍵に基づいて前記暗号化対象データを暗号化し、暗号化されたデータを得るステップと、
   前記暗号化されたデータを前記バックエンドサーバに送信するステップと、を含み、
   前記暗号化されたデータを前記バックエンドサーバに送信する前記ステップは、
   前記量子鍵配信装置によって配信されたプリセットパラメータを取得し、前記暗号化されたデータの伝送方式を決定するステップであって、前記プリセットパラメータはデジタル証明書とパラメータを含み、前記デジタル証明書は身元認証に用いられ、前記パラメータはデータ伝送の通信方式を決定することに用いられるステップと、
   前記伝送方式に従って前記暗号化されたデータを前記バックエンドサーバに送信するステップと、を含み、
   前記量子鍵の識別子に基づいて量子鍵を決定する前記ステップは、
   前記量子鍵と前記識別子との対応関係を決定するための量子鍵対応表を予め取得するステップと、
   前記識別子に従って前記量子鍵対応表において前記識別子に対応する量子鍵を決定するステップと、を含むことを特徴とする量子鍵に基づくデータ伝送方法。
2. 前記量子鍵対応表を取得するステップは、
   前記量子鍵対応表を前記第２量子鍵装置に配信するための量子鍵配信装置によって配信された前記量子鍵対応表を取得するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載のデータ伝送方法。
3. 量子鍵に基づくデータ伝送システムであって、
   少なくとも１つのデータ収集装置と、
   前記少なくとも１つのデータ収集装置に接続されるバックエンドサーバと、
   前記少なくとも１つのデータ収集装置に接続し、請求項１又は２に記載の量子鍵に基づくデータ伝送方法を実行するための第１量子鍵装置と、
   前記バックエンドサーバに接続し、
   量子鍵配信装置によって配信された量子鍵の識別子を取得するステップと、
   前記量子鍵の識別子に基づいて量子鍵を決定するステップと、
   前記バックエンドサーバが前記第１量子鍵装置によって送信された暗号化されたデータを受信するステップと、
   前記バックエンドサーバに接続された前記第２量子鍵装置は前記量子鍵に基づいて前記暗号化されたデータを復号化し、復号化されたデータを得るステップと、を実行するための第２量子鍵装置と、を含むことを特徴とする量子鍵に基づくデータ伝送システム。
4. 前記システムは、
   前記少なくとも１つのデータ収集装置及び前記バックエンドサーバに接続され、前記第１量子鍵装置と第１量子鍵装置の量子鍵対応表を配信するための量子鍵配信装置をさらに含むことを特徴とする請求項３に記載のデータ伝送システム。
5. 請求項１又は２に記載の量子鍵に基づくデータ伝送方法をコンピュータに実行させるためのコンピュータ命令が記憶されていることを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。