基于回溯的QKD网络随机路由选择算法研究

徐雅斌，张梅舒，李艳平

(1. 北京信息科技大学网络文化与数字传播北京市重点实验室 北京 朝阳区 100101；2. 北京信息科技大学计算机学院 北京 朝阳区 100101)

量子密钥分发(quantum key distribution, QKD)技术利用量子密钥进行量子编码并传递，可以为通信双方提供理论上无条件安全的共享密钥[1]。将多个点到点QKD网络连接起来组成的量子密钥分发网络可以提供多用户、长距离的密钥服务。

目前，国内外提出的QKD网络主要有3种[2-3]：光学中继QKD网络、量子中继QKD网络及信任中继QKD网络。其中，基于信任中继的QKD网络技术由于不受覆盖范围和用户数量的限制，是目前建设大规模、实用化保密通信网络的首选方案。但是，基于信任中继的QKD网络在进行端到端密钥协商时，可能存在多条传输密钥的路径，这就需要进行选路。

在当前密钥生成量难以满足需求的情况下，相对最近路径的选择，网络中密钥的消耗量和密钥传输的安全性显得更为重要。即在信任中继QKD网络中，路由选择的关注点发生了根本变化，需要与之相适应的路由选择算法。因此，研究和设计适合大规模QKD网路的高效路由算法对于促进量子通信网络的发展具有重要意义。

当前，针对信任中继QKD网络路由问题的研究主要有单路径和多路径两种设计方式[4-5]。对于现有的单路径路由方案[3-6]，密文转发总是在同一条路径上进行，在网络拓扑等信息已知的情况下，各中间节点是可预测的，易受到窃听而威胁通信安全。多路径路由方案[7-10]通过提供多条不同路径同时传输信息，提高了网络服务质量，增强了网络安全性，但消耗的本地密钥量较多，传输效率较低。……