KR101927986B1

KR101927986B1 - Apparatus and method for monitoring pulse energy

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Publication number: KR101927986B1
Application number: KR1020170117400A
Authority: KR
Inventors: 한상욱; 문성욱; 김용수; 이상윤; 조영욱; 이민수; 김일영
Original assignee: 한국과학기술연구원
Priority date: 2017-09-13
Filing date: 2017-09-13
Publication date: 2019-02-26

Abstract

본 발명은 펄스 에너지 모니터링 장치로서, 제1 통신장치에서 발생되어 제2 통신장치로 전송되는 제1 및 제2 양자신호들의 펄스 진폭을 기초로, 상기 제1 및 제2 양자신호가 정상 펄스에 해당하는지 여부를 판단하는 정상 펄스 판단부; 상기 제1 및 제2 양자신호의 펄스 진폭을 기초로, 상기 제1 및 제2 양자신호들에 노이즈의 변화가 있는지 여부, 및 상기 제1 및 제2 양자신호들의 펄스의 세기의 변화가 있는지 여부를 판단하는 펄스 진폭 판단부; 및 상기 제1 및 제2 양자신호들의 펄스의 폭을 추정하고, 상기 추정된 폭을 기초로 상기 제1 및 제2 양자신호들의 펄스의 세기의 변화가 있는지 여부를 판단하는 펄스 폭 판단부를 포함한다.The present invention relates to a pulse energy monitoring device, wherein the first and second quantum signals correspond to normal pulses, based on the pulse amplitudes of the first and second quantum signals generated in the first communication device and transmitted to the second communication device A normal pulse judging unit for judging whether or not the pulse signal is detected; Based on the pulse amplitude of the first and second quantum signals, whether there is a change in noise in the first and second quantum signals and whether there is a change in the intensity of the pulses of the first and second quantum signals, A pulse amplitude determining unit for determining a pulse width of the pulse signal; And a pulse width determination unit for estimating a width of the pulse of the first and second quantum signals and determining whether there is a change in the intensity of the pulse of the first and second quantum signals based on the estimated width .

Description

[0001] APPARATUS AND METHOD FOR MONITORING PULSE ENERGY [0002]

본 발명은 양자암호 기술분야에 관한 것으로서, 양자신호의 펄스의 진폭과 폭을 기초로 양자해킹의 유무를 판단하는 펄스 에너지 모니터링 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a field of quantum cryptography, and more particularly, to a pulse energy monitoring apparatus and method for determining the presence or absence of quantum hacking based on the amplitude and width of a pulse of a quantum signal.

최근, 대규모 개인정보 유출 등의 사건을 계기로 통신 보안이 문제화되면서, 안전한 암호 시스템에 대한 요구가 점차 높아지고 있다. 일반적으로 이용되는 암호 시스템들은 물리적 현상을 이용하는 시스템이 아닌, 수학적인 난제를 이용할 경우 해킹의 확률이 낮다는 점을 이용하는 시스템이다. 따라서, 외부에서 암호 시스템을 해킹하여 암호화된 정보를 분석할 확률이 여전히 존재하는 문제가 있다.In recent years, there has been a growing demand for a secure cryptographic system as communication security becomes a problem due to a large-scale leakage of personal information. Commonly used cryptographic systems are not systems that use physical phenomena, but systems that take advantage of the low probability of hacking when using mathematical difficulties. Therefore, there is a problem that there is still a possibility to analyze the encrypted information by hacking the encryption system from the outside.

반면, 양자암호(quantum cryptography)는 양자역학의 불확정성 원리를 바탕으로, 양자효과를 보이는 단일 광자는 복제가 불가능하다는 점에 착안하여 개발된 암호 시스템으로서, 통신의 주체들이 동일한 비밀키(secure key)를 양자를 이용하여 안전하게 나눠 가지며, 그 키를 이용하여 정보를 암호화 또는 복호화한다. 이론적으로는, 외부에서 해킹을 시도할 경우 광자의 특성이 변화하기 때문에, 외부에서 본래의 비밀키 또는 정보를 얻을 수 없는, 해킹이 불가능한 암호 시스템을 구현할 수 있다.On the other hand, quantum cryptography is a cryptosystem developed based on the uncertainty principle of quantum mechanics, focusing on the fact that a single photon exhibiting a quantum effect can not be duplicated. , And encrypts or decrypts the information using the key. Theoretically, since a characteristic of a photon changes when an attempt is made to hack it from the outside, it is possible to implement a cryptographic system in which an original secret key or information can not be obtained from the outside, and which can not be hacked.

구체적으로, 양자 키 분배(Quantum Key Distribution; QKD) 시스템은 두 통신장치, 즉, 송신 장치(Alice)와 수신 장치(Bob)가 통신 매체로서 광자를 이용하여 양자암호 키를 분배하는 시스템이다. 이러한 QKD 시스템에서는, 도청자(Eve)가 도청(예컨대, 전송 중인 광자를 태핑)을 시도하는 경우, 하이젠버그(Heisenberg)의 불확정성 원리에 의해 관측된 광자를 관측되기 이전의 양자 상태로 되돌리는 것이 불가능하므로, 수신 장치가 검출하는 수신 데이터의 통계 값에 변화가 생기게 된다. 따라서, 수신 장치는 이 변화를 검출함으로써 도청의 유무를 검출할 수 있다.Specifically, a quantum key distribution (QKD) system is a system in which two communication devices, that is, a transmitting device (Alice) and a receiving device (Bob) distribute quantum cryptographic keys using photons as a communication medium. In such a QKD system, when an eavesdropper (Eve) tries to tap (e.g., tapping a photon in transit), returning the photons observed by Heisenberg's uncertainty principle to a pre-observed quantum state The statistical value of the received data detected by the receiving apparatus changes. Therefore, the receiving apparatus can detect the presence or absence of eavesdropping by detecting this change.

그러나, 이와 같은 양자 암호 시스템에서도, 실제로는 양자 암호 시스템에 이용되는 디바이스의 결함 또는 불완전성에 의해 해킹이 가능할 수 있다. 예를 들어, 트로이 목마 공격(Trojan-Horse Attack)을 이용하면 기존 신호에 도청자에 의한 추가 신호를 같이 전송하여 광자의 위상정보를 획득하는 것이 가능한 것이다. 따라서, 이와 같은 트로이 목마 공격을 방지하기 위하여, 입력되는 광자의 양을 모니터링 하는 기술이 개발되었다. 즉, 양자해킹 시도가 있을 경우 입력되는 강한 빛을 검출하여 해킹시도를 송/수신자에게 알리는 방법이 개발된 것이다. 이러한 방법은, 저속의 증폭기를 이용하여 입력된 신호를 일정한 크기로 증폭시키며, 기존신호 보다 높은 신호가 인가된 경우 해킹에 위협이 있다고 판단하는 것이다. 그러나, 저속의 증폭기와 FET(Field Effect Transistor) 소자의 루프홀(loophole)을 이용한 양자해킹이 시도되는 경우에는 광자의 펄스의 변화에 대한 모니터링을 완벽하게 해낼 수 없어 여전히 해킹의 위협이 존재하는 문제가 있다. 따라서, 이러한 문제를 해결하기 위해서는 고속의 증폭기와 고속의 ADC(Analog to Digital Converter)가 내장된 오실로스코프가 필요하나, 이러한 고급 장비를 시스템에 추가하여 사용한다는 것은 공간의 제약뿐만 아니라 비용적인 측면에서도 문제가 있다.However, even in such a quantum cryptosystem, it is actually possible to hack by a defect or incompleteness of the device used in the quantum cryptography system. For example, using a Trojan-Horse Attack, it is possible to acquire the phase information of a photon by transmitting an additional signal by an eavesdropper to an existing signal. Accordingly, in order to prevent such Trojan horse attacks, a technique for monitoring the amount of photons input has been developed. That is, a method of detecting a strong light inputted when there is a quantum hacking attempt and notifying a sender / receiver of a hacking attempt has been developed. This method amplifies the input signal with a constant amplitude using a low-speed amplifier and judges that there is a threat to hacking if a signal higher than the existing signal is applied. However, when quantum hacking is attempted using a low-speed amplifier and a loophole of a FET (Field Effect Transistor) device, monitoring of the change in the photon's pulse can not be completely performed, so that there is still a threat of hacking . Therefore, to solve this problem, a high-speed amplifier and a high-speed oscilloscope including an analog to digital converter (ADC) are required. However, the use of such advanced equipment in addition to the system is problematic in terms of space as well as cost .

Sajeed, Shihan, et al. "Attacks exploiting deviation of mean photon number in quantum key distribution and coin tossing." Physical Review A 91.3 (2015): 032326.Sajeed, Shihan, et al. "Attacks exploiting deviation of mean photon number in quantum key distribution and coin tossing." Physical Review A 91.3 (2015): 032326.

본 발명의 목적은 양자신호의 펄스의 진폭과 펄스의 폭을 이용하여 해킹의 유무를 판단하는 펄스 에너지 모니터링 장치 및 방법을 제공하는데 있다. It is an object of the present invention to provide a pulse energy monitoring apparatus and method for determining the presence or absence of a hacking using a pulse amplitude and a pulse width of a quantum signal.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 측면은, 펄스 에너지 모니터링 장치로서, 제1 통신장치에서 발생되어 제2 통신장치로 전송되는 제1 및 제2 양자신호들의 펄스 진폭을 기초로, 상기 제1 및 제2 양자신호가 정상 펄스에 해당하는지 여부를 판단하는 정상 펄스 판단부; 상기 제1 및 제2 양자신호의펄스 진폭을 기초로, 상기 제1 및 제2 양자신호들에 노이즈의 변화가 있는지 여부, 및 상기 제1 및 제2 양자신호들의 펄스의 세기의 변화가 있는지 여부를 판단하는 펄스 진폭 판단부; 상기 제1 및 제2 양자신호들의 펄스의 폭을 추정하고, 상기 추정된 폭을 기초로 상기 제1 및 제2 양자신호들의 펄스의 세기의 변화가 있는지 여부를 판단하는 펄스 폭 판단부를 포함한다.According to a first aspect of the present invention, there is provided a pulse energy monitoring apparatus, comprising: a pulse energy monitoring apparatus for monitoring a pulse energy of a pulse energy of a first pulse wave, based on pulse amplitudes of first and second quantum signals generated in a first communication apparatus and transmitted to a second communication apparatus, 1 and the second quantum signal corresponds to a normal pulse; Based on the pulse amplitude of the first and second quantum signals, whether there is a change in noise in the first and second quantum signals and whether there is a change in the intensity of the pulses of the first and second quantum signals, A pulse amplitude determining unit for determining a pulse width of the pulse signal; And a pulse width determination unit for estimating a width of the pulse of the first and second quantum signals and determining whether there is a change in the intensity of the pulse of the first and second quantum signals based on the estimated width.

바람직하게, 상기 정상 펄스 판단부, 펄스 진폭 판단부, 및 펄스 폭 판단부 각각에서 수행된 판단 결과에 따라 알람을 제공하는 제어부를 더 포함할 수 있다.The controller may further include a controller for providing an alarm in accordance with a determination result performed by the normal pulse determination unit, the pulse amplitude determination unit, and the pulse width determination unit.

바람직하게, 상기 정상 펄스 판단부는, 상기 제1 양자신호의 펄스 진폭이 상기 제2 양자신호의 펄스 진폭보다 크고, 상기 제2 양자신호의 펄스 진폭이 기설정된 제1 기준보다 크지 않은지 여부를 판단하는 제1 비교기를 포함할 수 있다.Preferably, the normal pulse determination unit determines whether the pulse amplitude of the first quantum signal is larger than the pulse amplitude of the second quantum signal and the pulse amplitude of the second quantum signal is not larger than a predetermined first reference And may include a first comparator.

바람직하게, 상기 제어부는 상기 제2 양자신호의 펄스의 크기가 상기 기설정된 제1 기준을 초과하는 경우에는 알람 신호를 발생시킬 수 있다.Preferably, the controller may generate an alarm signal when the magnitude of the pulse of the second quantum signal exceeds the predetermined first reference.

바람직하게, 상기 펄스 진폭 판단부는 상기 제1 및 제2 양자신호들을 제1-1과 제2-1 양자신호들, 및 제1-2과 제2-2 양자신호들로 분할하는 분할기; 및 상기 제1-1과 제2-1 양자신호들은 짧은 경로를 통과하고 상기 제1-2와 제2-2 양자신호들은 긴 경로를 통과하여, 서로 다른 시간에 도달한 상기 제1-1과 제2-1 양자신호들과 상기 제1-2과 제2-2 양자신호들을 결합하여 제1-1, 제3, 및 제2-2 양자신호들을 생성하는 결합기를 포함하되, 상기 짧은 경로와 긴 경로를 통하여 상기 제1-1과 제2-1 양자신호들의 도달시간과 상기 1-2와 제2-2 양자신호들의 도달시간은 한 주기 차이가 발생할 수 있다.Preferably, the pulse amplitude determining unit includes: a divider for dividing the first and second quantum signals into the first and second quantum signals, and the first and second quantum signals, respectively; And the 1-1 and 2-1 quantum signals pass through a short path and the 1-2 and 2-2 quantum signals pass through a long path, And a coupler for combining the first to third quantum signals and the second to the second quantum signals to generate the first to third quantized signals, One cycle difference may occur between the arrival times of the 1-1 and 2-1 quantum signals and the arrival times of 1-2 and 2-2 quantum signals through the long path.

바람직하게, 상기 펄스 진폭 판단부는 상기 제1-1, 제3, 및 제2-2 양자신호들의 펄스의 진폭 크기가 모두 기설정된 제2 기준 보다 큰지 여부를 판단하는 제2 비교기를 포함하되, 상기 제2 기준은 상기 양자신호들에 대한 도청자의 공격이 없는 경우의 전기적 노이즈 값을 기초로 설정될 수 있다.Preferably, the pulse amplitude determining unit includes a second comparator for determining whether amplitude magnitudes of the pulses of the 1-1, 3, and 2-2 quantum signals are all larger than a predetermined second reference value, The second criterion may be set based on an electrical noise value in the absence of an eavesdropper's attack on the quantum signals.

바람직하게, 상기 제어부는 상기 제2 기준보다 큰 진폭 크기를 가지는 것으로 측정된 펄스가 3개에 해당하지 않는 경우에는 알람 신호를 발생시킬 수 있다.Preferably, the controller may generate an alarm signal when the number of pulses measured as having an amplitude larger than the second reference does not correspond to three.

바람직하게, 상기 펄스 진폭 판단부는 상기 제1-1, 제3, 및 제2-2 양자신호들의 펄스 진폭이 모두 기설정된 제3 기준보다 작은지 여부를 판단하는 제3 비교기를 포함하되, 상기 제3 기준은 상기 도청자의 공격이 있는 경우에 상기 진폭이 커지게 되는 것을 검출하기 위한 값에 해당할 수 있다.Preferably, the pulse amplitude determining unit includes a third comparator that determines whether the pulse amplitudes of the first, second, third, and the second quantizing signals are all less than a predetermined third reference, 3 criterion may correspond to a value for detecting that the amplitude becomes large when there is an attack by the eavesdropper.

바람직하게, 상기 제어부는 상기 제1-1, 제3, 및 제2-2 양자신호들 중 적어도 하나의 펄스의 진폭 크기가 상기 제3 기준보다 큰 경우에는 알람 신호를 발생시킬 수 있다.Preferably, the controller may generate an alarm signal when the amplitude magnitude of at least one of the 1-1, 3, and 2-2 quantum signals is larger than the third reference value.

바람직하게, 상기 펄스 폭 판단부는 상기 제1 및 제2 양자신호들에 대하여 기설정된 시간 간격으로 펄스 신호를 측정하여 저장하고, 측정된 펄스 신호 중 펄스 크기가 기설정된 제4 기준을 초과하는 것으로 저장된 펄스 신호의 개수 및 상기 시간 간격을 기초로 상기 제1 및 제2 양자신호들의 펄스의 폭을 추정할 수 있다.Preferably, the pulse width determination unit measures and stores a pulse signal at a predetermined time interval with respect to the first and second quantum signals, and stores the pulse signal having a pulse size exceeding a preset fourth reference The width of the pulse of the first and second quantum signals can be estimated based on the number of pulse signals and the time interval.

바람직하게, 상기 제어부는 상기 제1 및 제2 양자신호들 중 적어도 하나의 펄스 폭이 기설정된 제5 기준보다 큰 경우에는 알람 신호를 발생시키되, 상기 제5 기준은 상기 도청자의 공격이 없는 경우의 상기 제1 및 제2 양자신호의 펄스 폭에 해당할 수 있다.Preferably, the controller generates an alarm signal when the pulse width of at least one of the first and second quantum signals is greater than a preset fifth reference, And may correspond to the pulse widths of the first and second quantum signals.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2 측면은, 펄스 에너지 모니터링 방법으로서, (a) 제1 통신장치에서 발생되어 제2 통신장치로 전송되는 제1 및 제2 양자신호들의 펄스 진폭을 기초로, 상기 제1 및 제2 양자신호가 정상 펄스에 해당하는지 여부를 판단하는 단계; (b) 상기 제1 및 제2 양자신호의 펄스 진폭을 기초로, 상기 제1 및 제2 양자신호들에 노이즈의 변화가 있는지 여부, 및 상기 제1 및 제2 양자신호들의 펄스의 세기의 변화가 있는지 여부를 판단하는 단계; 및 (c) 상기 제1 및 제2 양자신호들의 펄스의 폭을 추정하고, 상기 추정된 폭을 기초로 상기 제1 및 제2 양자신호들의 펄스의 세기의 변화가 있는지 여부를 판단하는 단계를 포함한다. According to a second aspect of the present invention, there is provided a pulse energy monitoring method comprising the steps of: (a) determining a pulse energy based on a pulse amplitude of first and second quantum signals generated in a first communication device and transmitted to a second communication device Determining whether the first and second quantum signals correspond to normal pulses; (b) determining, based on the pulse amplitudes of the first and second quantum signals, whether there is a change in noise in the first and second quantum signals and a change in intensity of the pulses of the first and second quantum signals Determining whether or not there is; And (c) estimating a width of a pulse of the first and second quantum signals, and determining whether there is a change in intensity of the pulse of the first and second quantum signals based on the estimated width do.

바람직하게, 상기 (a) 단계는 상기 제1 양자신호의 펄스 진폭이 상기 제2 양자신호의 펄스 진폭보다 크고, 상기 제2 양자신호의 펄스 진폭이 기설정된 제1 기준보다 크지 않은지 여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.Preferably, the step (a) includes the step of determining whether the pulse amplitude of the first quantum signal is larger than the pulse amplitude of the second quantum signal and the pulse amplitude of the second quantum signal is not larger than a predetermined first reference Step < / RTI >

바람직하게, 상기 (a) 단계는 상기 제2 양자신호의 펄스의 크기가 상기 기설정된 제1 기준을 초과하는 경우에는 알람 신호를 발생시키는 단계를 더 포함할 수 있다.Preferably, the step (a) may further include generating an alarm signal when the magnitude of the pulse of the second quantum signal exceeds the predetermined first reference value.

바람직하게, 상기 (b) 단계는 상기 (a) 단계에서 상기 제1 및 제2 양자신호가 정상 펄스에 해당하는 것으로 판단되는 경우, 상기 제1 및 제2 양자신호들을 제1-1과 제2-1 양자신호들, 및 제1-2과 제2-2 양자신호들로 분할하는 단계; 및 상기 제1-1과 제2-1 양자신호들은 짧은 경로를 통과하고 상기 제1-2와 제2-2 양자신호들은 긴 경로를 통과하여, 서로 다른 시간에 도달한 상기 제1-1과 제2-1 양자신호들과 상기 제1-2와 제2-2 양자신호들을 결합하여 제1-1, 제3, 및 제2-2 양자신호들을 생성하는 단계를 포함하되, 상기 짧은 경로와 긴 경로를 통하여 상기 제1-1과 제2-1 양자신호들의 도달시간과 상기 1-2와 제2-2 양자신호들의 도달시간은 한 주기 차이가 발생할 수 있다.Preferably, if the first and second quantum signals are determined to correspond to normal pulses in the step (a), the step (b) -1 quantum signals, and 1-2 and 2-2 quantum signals; And the 1-1 and 2-1 quantum signals pass through a short path and the 1-2 and 2-2 quantum signals pass through a long path, And generating second, third, and second quantizing signals by combining the first and second quantizing signals and the first and second quantizing signals, One cycle difference may occur between the arrival times of the 1-1 and 2-1 quantum signals and the arrival times of 1-2 and 2-2 quantum signals through the long path.

바람직하게, 상기 (b) 단계는 상기 제1-1, 제3, 및 제2-2 양자신호들의 펄스의 진폭 크기가 모두 기설정된 제2 기준 보다 큰지 여부를 판단하는 단계를 포함하되, 상기 제2 기준은 상기 양자신호들에 대한 도청자의 공격이 없는 경우의 전기적 노이즈 값을 기초로 설정될 수 있다.Preferably, the step (b) includes the step of determining whether amplitude magnitudes of the pulses of the 1-1, 3, and 2-2 quantum signals are both larger than a preset second reference, 2 criterion may be set based on the electrical noise value in the absence of an eavesdropper's attack on the quantum signals.

바람직하게, 상기 제2 기준보다 큰 진폭 크기를 가지는 것으로 측정된 펄스가 3개에 해당하지 않는 경우에는 알람 신호를 발생시키는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include generating an alarm signal when the number of pulses measured as having an amplitude larger than the second reference does not correspond to three.

바람직하게, 상기 (b) 단계는 상기 제1-1, 제3, 및 제2-2 양자신호들의 펄스 진폭이 모두 기설정된 제3 기준보다 작은지 여부를 판단하는 단계를 포함하되, 상기 제3 기준은 상기 도청자의 공격이 있는 경우에 상기 진폭이 커지게 되는 것을 검출하기 위한 값에 해당할 수 있다.Preferably, the step (b) includes the step of determining whether the pulse amplitudes of the first to third quantized signals are all less than a predetermined third criterion, The criterion may correspond to a value for detecting that the amplitude becomes large in the presence of an attack of the eavesdropper.

바람직하게, 상기 (b) 단계는 상기 제1-1, 제3, 및 제2-2 양자신호들 중 적어도 하나의 펄스의 진폭 크기가 상기 제3 기준보다 큰 경우에는 알람 신호를 발생시키는 단계를 더 포함할 수 있다.Preferably, the step (b) includes the step of generating an alarm signal when the amplitude magnitude of at least one of the 1-1, 3, and 2-2 quantum signals is larger than the third reference value .

바람직하게, 상기 (c) 단계는 상기 제1 및 제2 양자신호들에 대하여 기설정된 시간 간격으로 펄스 신호를 측정하여 저장하고, 측정된 펄스 신호 중 펄스 크기가 기설정된 제4 기준을 초과하는 것으로 저장된 펄스 신호의 개수 및 상기 시간 간격을 기초로 상기 제1 및 제2 양자신호들의 펄스의 폭을 추정하는 단계를 포함할 수 있다.Preferably, the step (c) measures and stores a pulse signal at a predetermined time interval with respect to the first and second quantum signals, and when the pulse size of the measured pulse signal exceeds a predetermined fourth criterion Estimating the width of the pulse of the first and second quantum signals based on the number of stored pulse signals and the time interval.

바람직하게, 상기 (c) 단계는 상기 제1 및 제2 양자신호들 중 적어도 하나의 펄스 폭이 기설정된 제5 기준보다 큰 경우에는 알람 신호를 발생시키는 단계를 더 포함하되, 상기 제5 기준은 상기 도청자의 공격이 없는 경우의 상기 제1 및 제2 양자신호의 펄스 폭에 해당할 수 있다.Preferably, the step (c) further comprises generating an alarm signal when the pulse width of at least one of the first and second quantum signals is greater than a predetermined fifth reference, And may correspond to the pulse widths of the first and second quantum signals in the absence of the attack by the eavesdropper.

상기한 바와 같이 본 발명에 의하면, 고속의 ADC와 고성능의 오실로스코프 없이 저비용의 비교기(comparator)와 같은 소자들을 이용하여 펄스 에너지 모니터링을 수행할 수 있는 효과가 있고, 따라서, 트로이 목마 (Trojan horse) 공격의 방지책으로 모든 양자 암호 시스템에 적용될 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, it is possible to perform pulse energy monitoring using elements such as a low-cost comparator without using a high-speed ADC and a high-performance oscilloscope. Therefore, a Trojan horse attack It can be applied to all quantum cryptography systems.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 양자 암호 시스템에 대한 구성도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 펄스 에너지 모니터링 장치에 대한 블록도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 펄스 에너지 모니터링 장치에 대한 보다 구체적인 블록도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 신호의 흐름을 나타내는 도면이다.
도 5는 정상 펄스 판단부에서 수행되는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 신호의 흐름을 나타내는 도면이다.
도 7은 펄스 진폭 판단부에서 수행되는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 신호의 흐름을 나타내는 도면이다.
도 9는 펄스 폭 판단부에서 수행되는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명에 따른 펄스 에너지 모니터링 장치를 이용하면 도청자의 공격의 유무가 감지될 수 있음을 나타내는 도면이다.
도 11은 일 실시예에 따른 펄스 에너지 모니터링 방법을 나타내는 흐름도이다.1 is a block diagram of a quantum cryptography system according to a preferred embodiment of the present invention.
2 is a block diagram of a pulse energy monitoring apparatus according to one embodiment.
3 is a more detailed block diagram of a pulse energy monitoring apparatus according to one embodiment.
4 is a diagram illustrating a signal flow according to an embodiment.
5 is a view for explaining operations performed by the normal pulse determination unit.
6 is a diagram illustrating a signal flow according to an embodiment.
7 is a diagram for explaining an operation performed by the pulse amplitude determination unit.
8 is a diagram illustrating a signal flow according to an embodiment.
9 is a view for explaining operations performed in the pulse width determination unit.
FIG. 10 is a view showing that an eavesdropper's attack can be detected by using the pulse energy monitoring apparatus according to the present invention.
11 is a flowchart illustrating a pulse energy monitoring method according to an embodiment.

이하, 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and the manner of achieving them will be more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification. "And / or" include each and every combination of one or more of the mentioned items.

비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.Although the first, second, etc. are used to describe various elements, components and / or sections, it is needless to say that these elements, components and / or sections are not limited by these terms. These terms are only used to distinguish one element, element or section from another element, element or section. Therefore, it goes without saying that the first element, the first element or the first section mentioned below may be the second element, the second element or the second section within the technical spirit of the present invention.

또한, 각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.Also, in each step, the identification code (e.g., a, b, c, etc.) is used for convenience of explanation, and the identification code does not describe the order of each step, Unless the order is described, it may happen differently from the stated order. That is, each step may occur in the same order as described, may be performed substantially concurrently, or may be performed in reverse order.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 “포함한다(comprises)" 및/또는 “포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for the purpose of illustrating embodiments and is not intended to be limiting of the present invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. It is noted that the terms "comprises" and / or "comprising" used in the specification are intended to be inclusive in a manner similar to the components, steps, operations, and / Or additions.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms (including technical and scientific terms) used herein may be used in a sense commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Also, commonly used predefined terms are not ideally or excessively interpreted unless explicitly defined otherwise.

또한, 본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In the following description of the present invention, detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. The following terms are defined in consideration of the functions in the embodiments of the present invention, which may vary depending on the intention of the user, the intention or the custom of the operator. Therefore, the definition should be based on the contents throughout this specification.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 양자 암호 시스템에 대한 구성도이다.1 is a block diagram of a quantum cryptography system according to a preferred embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 양자 암호 시스템(100)은 제1 통신장치(110), 제2 통신장치(120), 및 펄스 에너지 모니터링 장치(130)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1, the quantum cryptography system 100 may include a first communication device 110, a second communication device 120, and a pulse energy monitoring device 130.

여기에서, 제1 통신장치(110)는 수신 장치(이른바, Bob)이고, 제2 통신장치(120)는 송신 장치(이른바, Alice)이다. 바람직하게, 제1 통신장치(110) 및 제2 통신장치(120)는 양자암호 시스템에서 양자 암호 키를 분배하는 과정을 수행하는 통신장치로서 그 각각은 본원발명이 속하는 통상의 기술자에 의하여 용이하게 구현될 수 있고, 그 구현 방식은 다양하게 변형될 수 있다.Here, the first communication device 110 is a receiving device (so-called Bob) and the second communication device 120 is a transmitting device (so-called Alice). Preferably, the first communication device 110 and the second communication device 120 are communication devices that perform the process of distributing a quantum cryptographic key in a quantum cryptosystem, each of which is easily facilitated by a person skilled in the art to which the present invention pertains And its implementation can be variously modified.

펄스 에너지 모니터링 장치(130)는 제1 통신장치(110)에서 생성되어 제2 통신장치(120)로 전송되는 양자신호들을 검출하여, 양자암호 키를 분배하는 과정에 도청자의 공격이 있었는지 여부를 판단하는 장치이다. 즉, 펄스 에너지 모니터링 장치(130)는 도청자에 의하여 양자 신호가 추가됨에 따라 제1 통신장치(110)와 제2 통신장치(120)간에 송수신되는 양자 신호의 펄스의 세기가 변하였는지 여부를 검출할 수 있는 것이다. The pulse energy monitoring device 130 detects quantum signals generated in the first communication device 110 and transmitted to the second communication device 120 to determine whether or not an eavesdropper has attacked the process of distributing the quantum cryptographic key . That is, the pulse energy monitoring device 130 detects whether the intensity of the pulse of the quantum signal transmitted / received between the first communication device 110 and the second communication device 120 has changed as the quantum signal is added by the eavesdropper You can do it.

바람직하게, 펄스 에너지 모니터링 장치(130)는 제1 통신장치(110)와 제2 통신장치(120)로 구성된 플러그앤플레이 양자 키 분배(P&P QKD) 시스템에 포함될 수 있고, 제1 통신장치(110)에서 생성되어 제2 통신장치(120)로 송신되는 높은 광 강도를 갖는 광자 신호(이하, “양자 신호”라 함) 중 일부를 입력 받아 양자 신호의 펄스 에너지를 모니터링할 수 있다. 구체적으로, 제1 통신장치(110)에서 생성된 양자 신호가 양자 채널을 통하여 제2 통신장치(120)에 입력되면, 양자 신호는 제2 통신장치(120)의 첫단에 위치하는 빔스플리터에 의하여 10:90으로 분리되고, 분리된 양자 신호 중 10/100은 제2 통신장치(120)로 전송되어 양자 키 분배를 수행하는데 사용되고, 90/100은 펄스 에너지 모니터링 장치(130)에 입력되어 펄스 에너지 모니터링을 수행하는데 사용된다.Preferably, the pulse energy monitoring device 130 may be included in a plug and play quantum key distribution (P & P QKD) system comprising a first communication device 110 and a second communication device 120, and the first communication device 110 (Hereinafter referred to as " quantum signal ") having a high light intensity, which is generated in the second communication apparatus 120 and transmitted to the second communication apparatus 120, can be monitored to monitor the pulse energy of the quantum signal. Specifically, when the quantum signal generated by the first communication device 110 is input to the second communication device 120 through the quantum channel, the quantum signal is transmitted to the second communication device 120 by the beam splitter located at the first end of the second communication device 120 10/100 of the separated quantum signals are transmitted to the second communication device 120 to be used for performing quantum key distribution, 90/100 is input to the pulse energy monitoring device 130, Used to perform monitoring.

바람직하게, 펄스 에너지 모니터링 장치(130)는 제2 통신장치(120)의 내부에 구비되어 제1 통신장치(110)로부터 양자 채널을 지나 제2 통신장치(120)에 입력된 양자신호들을 검출하여 양자 신호의 펄스가 변하였는지 여부를 판단하고, 이를 기초로 도청자의 공격이 있었는지 여부를 판단할 수 있다. 또는, 펄스 에너지 모니터링 장치(130)는 제1 통신장치(110)와 제2 통신장치(120)를 연결하는 양자 채널에 연결되거나, 제2 통신장치(120)와 연결될 수도 있고, 펄스 네어지 모니터링 장치(130)가 구비되는 위치는 여기에 한정되지 않는다.Preferably, the pulse energy monitoring device 130 detects quantum signals that are provided inside the second communication device 120 and pass through the quantum channel from the first communication device 110 to the second communication device 120 It is judged whether or not the pulse of the quantum signal has changed, and it can be judged whether or not there is an attack by the eavesdropper based on the judgment. Alternatively, the pulse energy monitoring device 130 may be coupled to a quantum channel connecting the first communication device 110 and the second communication device 120, or may be coupled to the second communication device 120, The position where the device 130 is provided is not limited thereto.

도 2는 일 실시예에 따른 펄스 에너지 모니터링 장치에 대한 블록도이다.2 is a block diagram of a pulse energy monitoring apparatus according to one embodiment.

도 2를 참조하면, 펄스 에너지 모니터링 장치(130)는 정상 펄스 판단부(210), 펄스 진폭 판단부(220), 펄스 폭 판단부(230), 및 제어부(240)를 포함한다. 보다 구체적으로, 도 3을 참조하면, 펄스 에너지 모니터링 장치(130)는 제1 통신장치(110)로부터 제2 통신장치(120)로 전송되는 양자신호들을 검출하기 위한 검출기(예를 들어, Pin Photodiode), 검출된 양자신호들을 증폭시키는 증폭기(Amp; Amplifier), 양자신호들의 전달 과정에서 양자신호들의 이동 경로를 분리시키는 분리기(S; Splitter), 서로 다른 이동경로를 통과하여 도달한 양자신호들을 결합시키는 결합기(C; Combiner)를 포함하고, 정상 펄스 판단부(210)는 양자신호의 펄스가 정상인지 여부를 판단하는 제1 비교기를 포함하고, 펄스 진폭 판단부(220)는 양자신호의 펄스의 세기 변화가 있는지 여부를 판단하는 제2 및 제3 비교기를 포함한다. 또한, 제어부(240)는 정상 펄스 판단부(210), 펄스 진폭 판단부(220), 및 펄스 폭 판단부(230)와 연결되어 그 각각의 동작 및 데이터의 흐름을 제어하고, 그 각각에서 수행된 양자신호들에 대한 판단 결과에 따라 알람 신호를 생성할 수 있다.Referring to FIG. 2, the pulse energy monitoring apparatus 130 includes a normal pulse determination unit 210, a pulse amplitude determination unit 220, a pulse width determination unit 230, and a control unit 240. 3, the pulse energy monitoring device 130 includes a detector for detecting quantum signals transmitted from the first communication device 110 to the second communication device 120 (e.g., a Pin Photodiode An amplifier (Amplifier) for amplifying the detected quantum signals, a splitter (S) for separating the movement path of the quantum signals in the course of transferring the quantum signals, a quantum signal And a normal pulse determining unit 210 includes a first comparator for determining whether a pulse of a quantum signal is normal and the pulse amplitude determining unit 220 determines whether a pulse of a quantum signal And second and third comparators for determining whether there is an intensity change. The control unit 240 is connected to the normal pulse determination unit 210, the pulse amplitude determination unit 220, and the pulse width determination unit 230 to control the flow of the respective operations and data, And generate an alarm signal according to the determination result of the quantum signals.

이하에서는, 도 4 내지 10을 참조하여 펄스 에너지 모니터링 장치(130)에서 수행되는 펄스 에너지 모니터링 방법의 과정에 대하여 설명한다.Hereinafter, a process of a pulse energy monitoring method performed by the pulse energy monitoring apparatus 130 will be described with reference to FIGS.

도 4를 참조하면, 제1 통신장치(110)로부터 제2 통신장치(120)로 전송되는 양자신호들 중 일부를 입력 받아 검출기가 검출하면, 검출된 양자신호들은 증폭기를 통하여 증폭되고, 증폭된 양자신호들은 분리기(S1)를 통하여 일부는 정상 펄스 판단부(210) 및 펄스 진폭 판단부(220)로 전달되고, 나머지 일부는 펄스 폭 판단부(230)로 전달된다. 또한, 분리기(S1)를 통하여 두 경로로 분리된 양자신호들 중 정상 펄스 판단부(210) 및 펄스 진폭 판단부(220)로 전달되는 양자신호들은, 분리기(S2)를 다시 한번 통과하면서 정상 펄스 판단부(210)로 전달되는 양자신호들, 및 펄스 진폭 판단부(220)로 전달되는 양자신호들로 분리된다. 4, when some of the quantum signals transmitted from the first communication device 110 to the second communication device 120 are received and detected by the detector, the detected quantum signals are amplified through the amplifier, The quantum signals are transmitted to the normal pulse determination unit 210 and the pulse amplitude determination unit 220 through the separator S1 and a part of the quantized signals are transmitted to the pulse width determination unit 230. The quantum signals transmitted to the steady pulse determining unit 210 and the pulse amplitude determining unit 220 among the quantum signals separated by the two paths through the separator S1 pass through the separator S2 again, The quantum signals transmitted to the determination unit 210, and the quantum signals transmitted to the pulse amplitude determination unit 220.

바람직하게, 정상 펄스 판단부(210)로 전달되는 양자신호들은, 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이 제1 비교기를 통하여 양자신호들이 정상 펄스에 해당하는지 여부가 판단된다. 여기에서, 제1 통신장치(110)에서 제2 통신장치(120)로 전송되는 양자신호들은 항상 서로 다른 진폭을 가지는 두개의 양자신호들(이하, 제1 및 제2 양자신호라고 함)로 구성되고, 도청자의 공격에 의하면 제1 및 제2 양자신호의 펄스의 세기가 변하게 된다. 정상 펄스 판단부(210)는 이와 같은 도청자의 공격에 의한 제1 및 제2 양자신호의 펄스 세기의 변화가 있는지 여부를 판단하기 위하여, 제1 및 제2 양자신호 중 펄스의 세기가 작은 제2 양자신호를 기준으로 제2 양자신호의 진폭이 기설정된 제1 기준값보다 작은지 여부를 판단한다. 즉, 제1 비교기는 먼저 입력된 제1 양자신호의 펄스 진폭이 후에 입력된 제2 양자신호의 펄스 진폭보다 크고, 제2 양자신호의 펄스 진폭이 기설정된 제1 기준보다 크기 않은지 여부를 판단한다. 만약, 도청자에 의한 공격이 있었을 경우, 즉, 제1 통신장치(110)로부터 제2 통신장치(120)로 양자 신호의 전송 과정에 도청자의 개입이 있었던 경우, 제1 양자신호와 제2 양자신호의 감쇄율(loss)이 서로 다르게 발생하므로 제1 양자신호와 제2 양자신호의 진폭이 동일하게 되거나, 또는 제1 양자신호의 진폭이 제2 양자신호의 진폭보다 작아질 수 있다. 예를 들어, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 제1 비교기에 의하여 제1 양자신호가 제2 양자신호보다 크고, 동시에 제2 양자신호가 기설정된 제1 기준(빨간색 점선으로 표시된)보다 작은 진폭을 가지고 있는 것으로 판단되면, 정상 펄스 판단부(210)는 입력된 제1 및 제2 양자신호가 정상 펄스에 해당하는 것으로 판단할 수 있다.Preferably, the quantum signals transmitted to the steady pulse determining unit 210 are determined through the first comparator as shown in FIG. 5A whether the quantum signals correspond to normal pulses. Here, the quantum signals transmitted from the first communication device 110 to the second communication device 120 are always composed of two quantum signals having different amplitudes (hereinafter referred to as first and second quantum signals) And the attack of the eavesdropper changes the intensity of the pulses of the first and second quantum signals. In order to determine whether there is a change in the pulse intensity of the first and second quantum signals due to the attack of the eavesdropper, the normal pulse determination unit 210 determines whether the pulse intensity of the first and second quantum signals It is determined whether the amplitude of the second quantum signal is smaller than a predetermined first reference value based on the quantum signal. That is, the first comparator determines whether the pulse amplitude of the first quantum signal input first is greater than the pulse amplitude of the second quantum signal that was input later, and whether the pulse amplitude of the second quantum signal is larger than a predetermined first reference . If there is an attack by an eavesdropper, that is, when an eavesdropper intervenes in the process of transmitting a quantum signal from the first communication device 110 to the second communication device 120, the first quantum signal and the second quantum signal The amplitudes of the first quantum signal and the second quantum signal may be the same or the amplitude of the first quantum signal may be smaller than the amplitude of the second quantum signal. For example, as shown in FIG. 5 (b), the first comparator has a first quantum signal larger than the second quantum signal, and at the same time a second quantum signal has a predetermined first reference (indicated by a red dotted line) The normal pulse determination unit 210 may determine that the input first and second quantum signals correspond to normal pulses.

일 실시예에서, 제1 비교기를 통하여 제1 및 제2 양자신호가 정상 펄스를 가지고 있는 것이 아니라고 판단되면, 즉, 예를 들어, 제2 양자신호의 진폭이 기설정된 제1 기준보다 큰 경우에는, 제1 통신장치(110)에서 제2 통신장치(120)로 양자신호들을 전송하는 과정에 도청자의 공격이 있었던 것이므로, 정상 펄스 판단부(210)는 제어부(240)에서 알람 신호를 발생시키도록 할 수 있다.In one embodiment, if it is determined that the first and second quantum signals do not have a normal pulse through the first comparator, that is, for example, if the amplitude of the second quantum signal is greater than a predetermined first reference , The eavesdropper is attacked in the process of transmitting the quantum signals from the first communication device 110 to the second communication device 120 so that the normal pulse determination unit 210 generates an alarm signal in the control unit 240 can do.

바람직하게, 분리기(S2)를 통하여 분리된 일부 양자신호가 정상 펄스 판단부(210)로 전달되면, 그 나머지 양자신호들은 도 6에 도시된 바와 같이 펄스 진폭 판단부(220)로 전달된다. 도 7의 (a)를 참조하면, 펄스 진폭 판단부(220)로 전달된 제1 및 제2 양자신호들은 분리기(S3)를 통하여 제1-1, 1-2, 2-1, 및 2-2 양자신호들로 분리되고, 분리된 양자신호들 중 일부(제1-1 및 2-1 양자신호들)는 딜레이 라인(DL)이 없는 경로를 통과하고, 나머지 일부(제1-2 및 2-2 양자신호들)는 딜레이 라인(DL)이 있는 경로를 통과하게 된다. 여기에서, 딜레이 라인은 전기 딜레이 라인(EDL; Electric Delay Line)으로 구성될 수 있고, 딜레이 라인을 통하여 지연되는 시간은 양자신호 펄스의 한 주기에 해당한다. 분리기(S3)에 의하여 분리되어 서로 다른 경로를 통과한 양자신호들은 서로 다른 시간에 결합기(C; Combiner)에 도달하고, 결합기는 해당 양자신호들을 결합한다. 바람직하게, 도 7의 (b)를 참조하면, 딜레이 라인이 형성되지 않은 경로를 통과한 제1-1 및 제2-1 양자신호들이 먼저 도달하고, 딜레이 라인을 통과한 제1-2 및 제2-2 양자신호들이 한 주기의 시간 차이를 두고 도달하면, 결합기(C)는 제1-1, 1-2, 2-1, 2-2 양자신호들을 결합하여, 구체적으로는 서로 간섭되는 제2-1 양자신호와 제1-2 양자신호를 결합하여. 제1-1, 제3, 및 제2-2 양자신호들을 생성할 수 있다.Preferably, when some quantum signals separated through the separator S2 are transmitted to the normal pulse determination unit 210, the remaining quantum signals are transmitted to the pulse amplitude determination unit 220 as shown in FIG. Referring to FIG. 7A, the first and second quantum signals transmitted to the pulse amplitude determination unit 220 are input to the 1-1, 1-2, 2-1, and 2- (The 1-1 and 2-1 quantum signals) pass through the path without the delay line DL, and the remaining part (the 1-2 and 2-1 quantum signals) -2 quantum signals) pass through the path with the delay line DL. Here, the delay line may be configured as an electric delay line (EDL), and the time delayed through the delay line corresponds to one period of the quantum signal pulse. The quantum signals separated by the separator S3 and passing through different paths reach the combiner C at different times, and the combiner combines the quantum signals. Referring to FIG. 7B, the 1-1 and 2-1 quantum signals having passed through the path where the delay line is not formed arrive first, and the 1-2 and When the 2-2 quantum signals arrive at a time difference of one period, the coupler C combines the quantum signals of the 1-1, 1-2, 2-1, 2-2 quantum signals, By combining the 2-1 quantum signal and the 1-2 quantum signal. First, third, and second -2 quantum signals.

그 다음, 결합기(C)에 의하여 생성된 제1-1, 제3, 및 제2-2 양자신호들을 기초로 제2 및 제3 비교기에서 양자신호들에 대한 판단이 수행된다. 바람직하게, 제2 비교기는 제1-1, 제3, 및 제2-2 양자신호들의 펄스의 진폭 크기가 모두 기설정된 제2 기준보다 큰지 여부를 판단하여 제2 기준보다 큰 진폭 크기를 가지는 것으로 측정된 펄스가 3개에 해당하는지 여부를 판단할 수 있고, 여기에서, 제2 기준은 양자신호에 전기적(electrical) 노이즈의 변화가 있는지 여부를 판단하기 위한 기준값에 해당하는 것으로서, 도청자의 공격 없는 경우, 즉, 정상적인 경우에서 발생하는 전기적 노이즈보다 큰 값으로 설정될 수 있다. 기준값이 정상적인 경우에서 발생하는 전기적 노이즈보다 작은 값으로 설정된 경우에는, 도청자의 공격이 있었던 경우와 도청자의 공격이 없었던 정상적인 신호의 구분이 어렵기 때문이다. 예를 들어, 제2 비교기는 도 7의 (c)에 도시된 바와 같이 모든 양자신호들의 펄스의 진폭이 제2 기준(빨간색 점선으로 표시됨) 보다 큰 것으로 판단되어 제2 기준보다 큰 진폭 크기를 가지는 것으로 측정된 펄스가 3개에 해당하게 되면, 도청자에 의한 공격이 없었다고 판단할 수 있다.A determination is then made on the quantum signals in the second and third comparators based on the first, third, and second-twenty quantum signals generated by the coupler (C). Preferably, the second comparator determines whether the amplitude magnitudes of the pulses of the 1-1, 3, and 2-2 quantum signals are both greater than a predetermined second criterion and have an amplitude magnitude greater than the second criterion The second criterion corresponds to a reference value for judging whether or not there is a change in electrical noise in the quantum signal, That is, the electric noise generated in the normal case. If the reference value is set to a value smaller than the electrical noise generated in the normal case, it is difficult to distinguish between the case where the eavesdropper is attacked and the case where the eavesdropper does not attack. For example, the second comparator may determine that the amplitude of the pulse of all quantum signals is larger than the second reference (indicated by the red dotted line) as shown in FIG. 7C, If there are three pulses measured, it can be judged that there is no attack by the eavesdropper.

일 실시예에서, 제2 비교기에 의하여 제1-1, 제3, 및 제2-2 양자신호들 중 적어도 하나의 양자신호의 펄스의 진폭 크기가 제2 기준보다 작은 것으로 판단되거나, 제2 기준보다 큰 진폭 크기를 가지는 것으로 측정된 펄스가 3개에 해당하지 않으면, 제1 통신장치(110)에서 제2 통신장치(120)로 양자신호들을 전송하는 과정에 도청자의 공격이 있었던 것이므로, 펄스 진폭 판단부(220)는 제어부(240)에서 알람 신호를 발생시키도록 할 수 있다. 예를 들어, 도청자의 공격이 있었던 경우에는 제2 비교기에 의하여 제2 기준보다 큰 진폭 크기를 가지는 것으로 측정된 펄스가 3개가 아닌 2개 또는 4개와 같이 그 개수가 변하므로, 제2 비교기에 의하여 제2 기준보다 큰 진폭 크기를 가지는 것으로 측정된 펄스가 3개에 해당하지 않는 경우에는 알람 신호가 발생되도록 하는 것이다.In one embodiment, it is determined by the second comparator that the amplitude magnitude of the pulse of at least one of the first, third, and second-two quantum signals is less than the second criterion, If there are three pulses measured to have a larger magnitude amplitude, there is an attack by the eavesdropper in the process of transmitting quantum signals from the first communication device 110 to the second communication device 120, The determination unit 220 may cause the control unit 240 to generate an alarm signal. For example, if there is an attack by an eavesdropper, the number of pulses measured by the second comparator to have an amplitude magnitude larger than the second reference varies, such as two or four instead of three, And an alarm signal is generated when the number of pulses measured as having an amplitude larger than the second reference does not correspond to three.

바람직하게, 제2 비교기에 의하여 양자신호에 노이즈의 변화가 있는지 여부가 판단되는 동안, 제3 비교기는 제1-1, 제3, 및 제2-2 양자신호들의 펄스 진폭이 모두 기설정된 제3 기준보다 작은지 여부를 판단할 수 있다. 도청자에 의한 공격이 있는 경우에는 양자신호가 추가되어 양자신호의 펄스의 세기가 세짐에 따라 진폭이 커지게 되므로, 제3 비교기는 특정 기준을 미리 설정해 놓고, 양자신호들의 진폭이 해당 기준 이하의 값에 해당하면 도청자의 공격이 없었던 것으로 판단하는 것이다. 예를 들어, 도 7의 (d)에 도시된 바와 같이, 제3 비교기에 의하여 양자신호들의 진폭이 모두 기설정된 제3 기준(빨간색 점선으로 표시됨) 보다 작은 것으로 판단되면, 펄스 진폭 판단부(220)는 도청자에 의한 공격이 없었다고 판단할 수 있다. Preferably, while determining whether there is a change in noise in the quantum signal due to the second comparator, the third comparator is configured to determine whether the pulse amplitudes of the first, third, and second- It is possible to judge whether or not it is smaller than the standard. When there is an attack by an eavesdropper, a quantum signal is added to increase the amplitude as the intensity of the pulse of the quantum signal is reduced. Therefore, the third comparator sets a specific reference in advance, If it corresponds to the value, it is judged that the eavesdropper did not attack. 7 (d), if it is determined by the third comparator that the amplitudes of the quantum signals are all smaller than the predetermined third reference (indicated by a red dotted line), the pulse amplitude determination unit 220 ) Can judge that there was no attack by the eavesdropper.

일 실시예에서, 제3 비교기에 의하여 제1-1, 제3, 및 제2-2 양자신호들 중 적어도 하나의 양자신호의 펄스의 진폭 크기가 제3 기준보다 큰 것으로 판단되면, 제1 통신장치(110)에서 제2 통신장치(120)로 양자신호들을 전송하는 과정에서 도청자의 공격이 있었던 것이므로, 펄스 진폭 판단부(220)는 제어부(240)에서 알람 신호를 발생시키도록 할 수 있다.In one embodiment, if it is determined by the third comparator that the amplitude magnitude of the pulse of at least one of the first, third, and second-twelve quantization signals is greater than the third criterion, Since the eavesdropper has been attacked in the process of transmitting the quantum signals from the device 110 to the second communication device 120, the pulse amplitude determination unit 220 may generate the alarm signal in the control unit 240.

바람직하게, 분리기(S1)를 통하여 분리된 양자신호들이 정상 펄스 판단부(210) 및 펄스 진폭 판단부(220)로 전달되면, 그 나머지 양자신호들은 도 8에 도시된 바와 같이 펄스 폭 판단부(230)로 전달된다. 펄스 폭 판단부(220)는 전달된 양자신호들에 대하여 기설정된 시간 간격으로 펄스 신호를 측정하고, 측정된 펄스 신호의 펄스 크기가 기설정된 제4 기준을 초과하면 “1”을 저장하고, 제4 기준 미만이면 “0”을 저장하며, 저장된 “1”의 개수 및 시간 간격을 기초로 제1 및 제2 양자신호들의 펄스의 폭을 추정할 수 있다. 즉, 펄스의 크기가 기설정된 제4 기준을 초과하는 펄스 신호의 개수 및 시간 간격을 이용하면 펄스의 폭이 추정되는 것이다.Preferably, the quantum signals separated through the separator S1 are transmitted to the normal pulse determination unit 210 and the pulse amplitude determination unit 220, and the remaining quantum signals are transmitted to the pulse width determination unit 230). The pulse width determination unit 220 measures a pulse signal at a predetermined time interval with respect to the transmitted quantum signals, stores " 1 " if the pulse size of the measured pulse signal exceeds a preset fourth reference, Quot; 0 " if less than the 4th criterion, and estimate the width of the pulse of the first and second quantum signals based on the number of the stored " 1 " That is, the width of the pulse is estimated using the number of pulse signals and the time interval in which the magnitude of the pulse exceeds the predetermined fourth reference.

보다 구체적으로, 도 9의 (a)를 참조하면, 펄스 폭 판단부(230)는 TDC(Time to Digital Converter)를 이용하여, 입력되는 양자 신호의 펄스의 크기를 기설정된 시간간격으로 측정하여, 측정된 양자 신호의 펄스의 크기가 기설정된 제4 기준(빨간색 선으로 표시됨)을 초과하면 “1”로 저장하고 제4 기준 미만이면 “0”으로 저장한다. 바람직하게, 펄스 폭 판단부(230)는 도 9의 (b)에 도시된 바와 같이 제1 및 제2 양자신호에 대하여 일정 시간간격으로 측정되어 저장된 펄스 신호 중에서 기설정된 제4 기준을 초과하여 “1”로 측정된 펄스신호의 개수와 시간 간격을 곱하여 양자신호의 펄스 폭을 추정할 수 있다. 예를 들어, 도 9의 (b)에서 펄스 신호를 측정한 시간 간격이 200ps이고, 제1 양자신호 및 제2 양자신호에 대하여 각각 기설정된 제4 기준을 초과하여 “1”로 측정된 펄스 신호의 개수가 3개 및 2개 이므로, 제1 양자신호의 펄스 폭은 600ps(=3X200ps), 제2 양자신호의 펄스 폭은 400ps(=2X200ps)으로 추정될 수 있다. More specifically, referring to FIG. 9A, the pulse width determiner 230 measures the magnitude of a pulse of an input quantum signal at a predetermined time interval using a time to digital converter (TDC) 1 " if the magnitude of the measured quantum signal pulse exceeds a predetermined fourth criterion (indicated by a red line) and is stored as " 0 " if the magnitude is less than the fourth criterion. 9 (b), the pulse width determination unit 230 determines the pulse width of the first and second quantum signals to be greater than a predetermined fourth reference value among the pulse signals measured and stored at predetermined time intervals, The pulse width of the quantum signal can be estimated by multiplying the number of pulse signals measured with " 1 " by the time interval. For example, when the time interval of measuring the pulse signal in FIG. 9 (b) is 200 ps and the pulse signal measured with a " 1 " exceeding the fourth reference preset for the first quantum signal and the second quantum signal, The pulse width of the first quantum signal can be estimated to be 600 ps (= 3 x 200 ps), and the pulse width of the second quantum signal can be estimated to be 400 ps (= 2 x 200 ps).

다음으로, 펄스 폭 판단부(230)는 제1 및 제2 양자신호에 대하여 추정된 펄스 폭이 기설정된 제5 기준보다 큰지 여부를 판단할 수 있다. 도청자에 의한 공격이 있는 경우, 양자신호의 펄스의 세기가 세짐에 따라 펄스의 진폭뿐만 아니라 폭도 커지게 되므로, 펄스 폭 판단부(200)는 도청자에 의한 공격이 없는 경우에 제1 및 제2 양자신호가 가져야 할 펄스 폭을 제5 기준으로 설정해 놓고, 제1 및 제2 양자신호들의 진폭이 제5 기준 이하의 값에 해당하면 도청자의 공격이 없었던 것으로 판단하는 것이다.Next, the pulse width determination unit 230 can determine whether the estimated pulse width for the first and second quantum signals is greater than a preset fifth reference. When there is an attack by an eavesdropper, as the intensity of the pulse of the quantum signal is reduced, the amplitude of the pulse increases as well as the amplitude of the pulse. Therefore, when there is no attack by the eavesdropper, 2 quantum signal should be set as a fifth reference, and if the amplitude of the first and second quantum signals falls below the fifth reference value, it is determined that there is no attack by the eavesdropper.

일 실시예에서, 펄스 폭 판단부(230)는 제1 및 제2 양자신호들 중 적어도 하나의 펄스 폭이 기설정된 제5 기준보다 큰 것으로 판단되면, 제1 통신장치(110)에서 제2 통신장치(120)로 양자신호들을 전송하는 과정에 도청자의 공격이 있었던 것이므로, 제어부(240)에서 알람 신호를 발생시키도록 할 수 있다. In one embodiment, if the pulse width determining unit 230 determines that the pulse width of at least one of the first and second quantum signals is greater than a predetermined fifth reference, Since the eavesdropper is attacked in the process of transmitting the quantum signals to the device 120, the control unit 240 can generate an alarm signal.

제1 통신장치(110)와 제2 통신장치(120)간에 양자 암호 키를 분배하는 과정이 진행될 때, 도청자에 의한 공격이 발생하면 제1 통신장치(110)와 제2 통신장치(120) 간에 송수신되는 양자신호의 신호 세기는 변하게 된다. 예를 들어, 트로이 목마 공격(Trojan Horse Attack)을 이용하면 기존 신호에 도청자에 의한 추가 신호가 같이 전송되어 광자의 위상정보가 획득되는 것인바, 양자신호의 신호 세기가 세지게 된다. 예를 들어, 도 10의 (a)에 도시된 바와 같이, 정상적인 양자신호의 펄스는 검은색으로 표시된 것에 해당하고, 도청자에 의하여 양자신호가 원래의 양자신호에 추가되게 되면 빨간색으로 표시된 것과 같이 정상적인 양자신호의 펄스에 비하여 큰 세기를 가지게 될 수 있다. 이와 같은 양자신호 펄스의 세기의 변화는 펄스의 영역(area)의 비교를 통하여 검출할 수 있고, 예를 들어, 도 10의 (b) 및 (c)를 참조하면, 펄스의 세기가 변함에 따라 펄스의 폭 및 진폭이 변하여 도 10의 (b)에 도시된 정상적인 양자신호의 펄스의 영역보다 도 10의 (c)에 도시된 도청자의 공격에 의하여 세기가 커진 펄스의 영역이 크게 획득되는 것을 볼 수 있다. When an attack by an eavesdropper occurs when the process of distributing the quantum cryptographic key between the first communication device 110 and the second communication device 120 is performed, the first communication device 110 and the second communication device 120, The signal intensity of the quantum signal transmitted and received varies. For example, when a Trojan horse attack is used, an additional signal due to the eavesdropper is transmitted to the existing signal to obtain the phase information of the photon, and the intensity of the quantum signal becomes high. For example, as shown in FIG. 10 (a), a pulse of a normal quantum signal corresponds to that indicated by black, and when a quantum signal is added to the original quantum signal by an eavesdropper, It is possible to have a large intensity as compared with a pulse of a normal quantum signal. The change in the intensity of the quantum signal pulse can be detected through comparison of the areas of the pulses. For example, referring to FIGS. 10 (b) and 10 (c) The width and amplitude of the pulse are changed to see that the area of the pulse having the intensity increased by the attack of the eavesdropper shown in FIG. 10 (c) is larger than the area of the pulse of the normal quantum signal shown in FIG. 10 .

상기에서 설명한 본원발명의 정상 펄스 판단부(210), 펄스 진폭 판단부(220), 펄스 폭 판단부(23), 및 제어부(240)를 통하여 수행되는 동작은, 펄스의 영역의 변화를 기초로 도청자의 공격 여부를 판단하고자 하는 것으로서, 본원발명에 의하면, 펄스의 영역을 직접 산출하는 것 없이, 양자신호들의 펄스 폭 또는 펄스 진폭을 비교하는 것만으로 도청자의 공격에 따라 추가된 신호가 있는지 여부를 판단할 수 있다.The operation performed by the normal pulse determination unit 210, the pulse amplitude determination unit 220, the pulse width determination unit 23, and the control unit 240 of the present invention described above is based on the change of the pulse region According to the present invention, by comparing the pulse width or the pulse amplitude of the quantum signals without directly calculating the pulse area, it is possible to determine whether or not there is an added signal due to the attack of the eavesdropper It can be judged.

도 11은 일 실시예에 따른 펄스 에너지 모니터링 방법을 나타내는 흐름도이다.11 is a flowchart illustrating a pulse energy monitoring method according to an embodiment.

정상 펄스 판단부(210)는 제1 통신장치(110)에서 발생되어 제2 통신장치(120)로 송신되는 제1 및 제2 양자신호들의 펄스 진폭을 기초로, 제1 및 제2 양자신호가 정상 펄스에 해당하는지 여부를 판단한다(단계 S1110). 제1 통신장치(110)에서 발생되는 양자 신호는 제1 양자신호의 진폭이 제2 양자신호의 진폭보다 큰 특징을 가지고 있고, 제2 양자신호의 진폭은 도청자에 의한 신호의 추가가 없는 한 특정 기준 이하의 크기를 가질 것이므로, 정상 펄스 판단부(210)는 제2 양자신호가 제1 양자신호보다 작고, 제2 양자신호의 진폭이 기설정된 제1 기준보다 작다면, 도청자에 의한 공격이 없었던 것으로 판단할 수 있다.The normal pulse determination unit 210 determines whether the first and second quantum signals are generated based on the pulse amplitudes of the first and second quantum signals generated in the first communication apparatus 110 and transmitted to the second communication apparatus 120 It is determined whether or not it corresponds to a normal pulse (step S1110). The quantum signal generated in the first communication device 110 has a characteristic in which the amplitude of the first quantum signal is larger than the amplitude of the second quantum signal and the amplitude of the second quantum signal is set as long as there is no addition of a signal by the eavesdropper If the second quantum signal is smaller than the first quantum signal and the amplitude of the second quantum signal is smaller than the predetermined first reference, the normal pulse determination unit 210 determines that the attack by the eavesdropper It can be judged that there was not.

펄스 진폭 판단부(220)는, 정상 펄스 판단부(210)를 통하여 제1 및 제2 양자신호가 정상신호에 해당하는 것으로 판단되면, 제1 및 제2 양자신호들을 분리하여 서로 다른 경로를 통과하도록 하고, 서로 다른 경로를 통과함에 따라 서로 다른 시간에 도달한 양자신호들을 결합하고, 결합된 양자신호들의 펄스 진폭을 기초로, 제1 및 제2 양자신호들에 노이즈의 변화가 있는지 여부, 및 제1 및 제2 양자신호들의 펄스의 세기의 변화가 있는지 여부를 판단한다(단계 S1120). 바람직하게, 펄스 진폭 판단부(220)의 제2 비교기는 양자신호들의 분리 및 결합에 의하여 생성된 양자신호들의 펄스의 진폭이 모두, 노이즈의 변화가 있는지 여부를 판단하기 위한 특정 기준을 초과하면 정상적인 양자신호들에 해당하는 것으로 판단하고, 제3 비교기는 양자신호들의 분리 및 결합에 의하여 생성된 양자신호들의 펄스의 진폭이 모두, 도청자에 의한 공격이 있는지 여부를 판단하기 위한 특정 기준을 초과하지 않으면 정상적인 양자신호들에 해당하는 것으로 판단할 수 있다. If it is determined that the first and second quantum signals correspond to the normal signal through the normal pulse determination unit 210, the pulse amplitude determination unit 220 separates the first and second quantum signals and passes them through different paths And combines quantum signals that arrive at different times as they pass through different paths and determine, based on the pulse amplitude of the coupled quantum signals, whether there is a change in noise in the first and second quantum signals, and It is determined whether there is a change in the intensity of the pulse of the first and second quantum signals (step S1120). Preferably, the second comparator of the pulse amplitude determiner 220 determines whether the amplitudes of the pulses of the quantum signals generated by the separation and combination of the quantum signals exceed a certain criterion for determining whether there is a change in noise, The third comparator determines that the amplitudes of the pulses of the quantum signals generated by the separation and combination of the quantum signals do not exceed a certain criterion for determining whether there is an attack by the eavesdropper It can be determined that it corresponds to normal quantum signals.

펄스 진폭 판단부(220)를 통한 동작이 수행될 때, 동시에 펄스 폭 판단부(230)는 제1 및 제2 양자신호들에 대하여 기설정된 시간 간격으로 펄스 신호를 측정하여 저장하고, 측정된 펄스 신호 중 특정 크기를 초과하는 펄스의 크기를 가지는 것으로 저장된 펄스 신호의 개수 및 시간 간격을 기초로 제1 및 제2 양자신호들의 폭을 추정하고, 추정된 폭에 따라 도청자의 공격 여부를 판단한다(단계 S1130). 도청자의 공격에 따라 양자신호의 펄스의 세기가 커지면 양자신호의 펄스 진폭뿐만 아니라 펄스 폭도 커지게 되므로, 펄스 폭 판단부(230)는 양자신호들의 펄스 폭을 추정하여, 펄스 폭이 특정 기준보다 작으면 정상적인 양자신호들에 해당하는 것으로 판단하는 것이다.At the same time when the operation is performed through the pulse amplitude determination unit 220, the pulse width determination unit 230 measures and stores the pulse signal at a predetermined time interval with respect to the first and second quantum signals, Estimates the widths of the first and second quantum signals based on the number and time interval of the stored pulse signals having the magnitude of the pulse exceeding a specific size among the signals and determines whether the eavesdropper is attacked according to the estimated width Step S1130). If the amplitude of the pulse of the quantum signal is increased according to the attack of the eavesdropper, the pulse width of the quantum signal as well as the pulse width become large. Therefore, the pulse width determination unit 230 estimates the pulse width of the quantum signals, It is judged that it corresponds to the normal quantum signals.

따라서, 본 발명에서는 펄스의 폭과 진폭을 이용하여, 펄스 영역을 직접 계산하지 않고, 도청자에 의한 해킹 시도가 있었는지 여부를 판단할 수 있다. 즉, 트로이 목마 공격(Trojan Horse Attack)에 의하면, 기존 신호에 도청자에 의한 추가 신호가 같이 전송되어 양자신호의 펄스의 세기가 변화하고, 양자신호의 펄스의 세기가 변화한다는 것은 펄스 당 광자의 수가 많아진다는 것이고, 펄스 당 광자의 수가 많아진다는 것은 펄스 영역이 변한다는 것이며, 본 발명에 의하면, 변화된 펄스의 영역을 펄스의 진폭과 펄스의 폭의 변화를 기초로 판단하는바, 도청자에 의한 해킹 방지가 가능한 효과가 있다.Therefore, in the present invention, it is possible to judge whether or not there is a hacking attempt by the eavesdropper without directly calculating the pulse area using the width and amplitude of the pulse. That is, according to the Trojan Horse Attack, an additional signal due to the eavesdropper is transmitted to the existing signal to change the intensity of the pulse of the quantum signal, and the intensity of the pulse of the quantum signal changes. The number of photons per pulse is increased. This means that the pulse area is changed. According to the present invention, the area of the changed pulse is determined on the basis of the amplitude of the pulse and the width of the pulse, It is possible to prevent hacking.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 펄스 에너지 모니터링 방법은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현되는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다.Meanwhile, the pulse energy monitoring method according to an embodiment of the present invention can also be implemented as a computer-readable code on a computer-readable recording medium. A computer-readable recording medium includes all kinds of recording apparatuses in which data that can be read by a computer system is stored.

예컨대, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체로는 롬(ROM), 램(RAM), 시디-롬(CD-ROM), 자기 테이프, 하드디스크, 플로피디스크, 이동식 저장장치, 비휘발성메모리(Flash Memory), 광 데이터 저장장치 등이 있다.For example, the computer-readable recording medium includes a ROM, a RAM, a CD-ROM, a magnetic tape, a hard disk, a floppy disk, a removable storage device, a nonvolatile memory, , And optical data storage devices.

또한, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 통신망으로 연결된 컴퓨터시스템에 분산되어, 분산방식으로 읽을 수 있는 코드로서 저장되고 실행될 수 있다.In addition, the computer readable recording medium may be distributed and executed in a computer system connected to a computer communication network, and may be stored and executed as a code readable in a distributed manner.

전술한 본 발명에 따른 펄스 에너지 모니터링 장치 및 방법에 대한 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명에 속한다.Although the preferred embodiments of the pulse energy monitoring apparatus and method according to the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto, and various modifications may be made within the scope of the claims, And this also belongs to the present invention.

100: 양자 암호 시스템
110: 제1 통신장치
120: 제2 통신장치
130: 펄스 에너지 모니터링 장치
210: 정상 펄스 판단부
220: 펄스 진폭 판단부
230: 펄스 폭 판단부
240: 제어부100: Quantum cryptography system
110: first communication device
120: second communication device
130: Pulse energy monitoring device
210: normal pulse determination unit
220: Pulse amplitude determination unit
230: Pulse width determination unit
240:

Claims

A normal pulse determination unit for determining whether the first and second quantum signals correspond to normal pulses based on the pulse amplitudes of the first and second quantum signals generated in the first communication apparatus and transmitted to the second communication apparatus, ;
Based on the pulse amplitude of the first and second quantum signals, whether there is a change in noise in the first and second quantum signals and whether there is a change in the intensity of the pulses of the first and second quantum signals, A pulse amplitude determining unit for determining a pulse width of the pulse signal;
A pulse width determination unit for estimating a width of the pulse of the first and second quantum signals and determining whether there is a change in the intensity of the pulse of the first and second quantum signals based on the estimated width; And
And a controller for providing an alarm according to a determination result performed by each of the normal pulse determination unit, the pulse amplitude determination unit, and the pulse width determination unit,
Wherein the normal pulse determination unit determines whether or not the pulse amplitude of the first quantum signal is larger than the pulse amplitude of the second quantum signal and the pulse amplitude of the second quantum signal is not larger than a predetermined first reference, Wherein the pulse energy monitoring device comprises:

delete

The apparatus of claim 1, wherein the control unit
And generates an alarm signal when the magnitude of the pulse of the second quantum signal exceeds the predetermined first reference value.

The apparatus of claim 1, wherein the pulse amplitude determining unit
A divider for dividing the first and second quantum signals into the 1-1 and 2-1 quantum signals, and the 1-2 and 2-2 quantum signals; And
The 1-1 and 2-1 quantum signals pass through a short path and the 1-2 and 2-2 quantum signals pass through a long path, And a combiner for combining the 2 < nd > -1 quantum signals with the 1-2 and 2-2 quantum signals to generate the 1-1, 3, and 2-2 quantum signals,
Wherein a one-period difference occurs between the arrival times of the 1-1 and 2-1 quantum signals and the arrival times of the 1-2 and 2-2 quantum signals through the short path and the long path, Energy monitoring device.

6. The apparatus of claim 5, wherein the pulse amplitude determination unit
And a second comparator for determining whether amplitude magnitudes of the pulses of the first, second, third and second quantum signals are both greater than a predetermined second reference, Is set based on an electrical noise value in the case where there is no attack by an eavesdropper.

7. The apparatus of claim 6, wherein the control unit
And generates an alarm signal when the number of pulses measured as having an amplitude larger than the second reference does not correspond to three.

6. The apparatus of claim 5, wherein the pulse amplitude determination unit
And a third comparator for determining whether the pulse amplitudes of the first to third quantized signals are all less than a predetermined third criterion, Wherein the amplitude of the pulse energy corresponds to a value for detecting that the amplitude becomes large.

9. The apparatus of claim 8, wherein the control unit
And generates an alarm signal when the amplitude magnitude of at least one of the first to third quantized signals is greater than the third criterion.

The apparatus of claim 1, wherein the pulse width determination unit
Measuring and storing a pulse signal at a predetermined time interval with respect to the first and second quantum signals and measuring the number of pulse signals stored as a pulse signal whose pulse size exceeds a predetermined fourth reference, Estimates the width of the pulse of the first and second quantum signals based on the pulse width of the first and second quantum signals.

11. The apparatus of claim 10, wherein the control unit
And generates an alarm signal when the pulse width of at least one of the first and second quantum signals is greater than a preset fifth reference, Signal pulse width of the pulse signal.

(a) determining whether the first and second quantum signals correspond to normal pulses based on the pulse amplitudes of the first and second quantum signals generated at the first communication device and transmitted to the second communication device ;
(b) determining, based on the pulse amplitudes of the first and second quantum signals, whether there is a change in noise in the first and second quantum signals and a change in intensity of the pulses of the first and second quantum signals Determining whether or not there is; And
(c) estimating a width of the pulse of the first and second quantum signals, and determining whether there is a change in the intensity of the pulse of the first and second quantum signals based on the estimated width A pulse energy monitoring method comprising:
The step (a)
And determining whether the pulse amplitude of the first quantum signal is larger than the pulse amplitude of the second quantum signal and whether the pulse amplitude of the second quantum signal is not larger than a predetermined first reference Energy monitoring method.

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13. The method of claim 12, wherein step (a)
And generating an alarm signal when the magnitude of the pulse of the second quantum signal exceeds the predetermined first reference value.

13. The method of claim 12, wherein step (b)
If it is determined in step (a) that the first and second quantum signals correspond to normal pulses,
Dividing the first and second quantum signals into 1-1 and 2-1 quantum signals, and 1-2 and 2-2 quantum signals; And
The 1-1 and 2-1 quantum signals pass through a short path and the 1-2 and 2-2 quantum signals pass through a long path, 2-1 quantum signals and the 1-2 < th > and 2 < 2 > quantum signals to generate first, third, and second-twenty quantum signals,
Wherein a one-period difference occurs between the arrival times of the 1-1 and 2-1 quantum signals and the arrival times of the 1-2 and 2-2 quantum signals through the short path and the long path, Energy monitoring method.

16. The method of claim 15, wherein step (b)
Determining whether amplitude magnitudes of the pulses of the first, second, third and second quantum signals are both greater than a predetermined second reference, the second criterion being for the quantum signals And the electrical noise value in the case where there is no attack by an eavesdropper.

17. The method of claim 16, wherein step (b)
Further comprising the step of generating an alarm signal when the number of pulses measured to have an amplitude magnitude greater than the second reference does not correspond to three.

16. The method of claim 15, wherein step (b)
Determining whether the pulse amplitudes of the first, second, third and second quantized signals are all less than a predetermined third criterion, Wherein the amplitude of the pulse energy corresponds to a value for detecting that the amplitude becomes large.

19. The method of claim 18, wherein step (b)
And generating an alarm signal when the amplitude magnitude of at least one of the first, second, third, and the second quantum signals is greater than the third criterion. How to monitor.

13. The method of claim 12, wherein step (c)
Measuring and storing a pulse signal at a predetermined time interval with respect to the first and second quantum signals and measuring the number of pulse signals stored as a pulse signal whose pulse size exceeds a predetermined fourth reference, And estimating a width of the pulse of the first and second quantum signals based on the pulse width of the first and second quantum signals.

21. The method of claim 20, wherein step (c)
Generating an alarm signal when the pulse width of at least one of the first and second quantum signals is greater than a predetermined fifth reference, 1 < / RTI > and the second quantum signal.