电力多终端量子密钥融合设计及验证

夏少娴，翟 峰，夏 信，王守志

(1.北京电科智芯科技有限公司，北京 100192； 2.中国电力科学研究院有限公司 计量研究所，北京 100192)

0 引 言

电力等重要基础设施领域已成为“网络战”重点攻击目标之一[1],在严峻复杂的网络安全和数据安全形势下，量子安全保密通信技术应运而生,其作为一种理论上无条件安全的密钥分发方式，势必掀起密码技术发展的变革[2]。

目前电力系统中的量子密钥分发(Quantum Key Distribution, QKD)系统通常是由点对点链路上的一对通过量子信道连接的设备组成[3]。量子保密终端的基础是3层架构，两端QKD生成量子密钥，并推送给量子密钥管理 (Quantum Key Management, QKM) 设备，然后再将量子密钥推送给对称算法加密机，在两站点间进行数据加密。本文结合电力系统应用场景[4-6]，将量子保密通信技术与经过深入研究的传统技术和经典设施相融合，创新应用模式，开展多终端量子密钥应用研究，提出了一种基于量子保密通信技术的手持抄表解决方案，以保护电力系统数据安全，提升系统整体安全防护能力。

1 电力量子密钥融合

在电力系统经典应用架构中，对称和非对称密钥的使用是保证各项业务数据流安全传输的重要前提。为进一步提高密钥的利用率，多采用密钥合成、分散和分级等方式来预防黑客攻击。由QKD生成的量子密钥基于Heisenberg测不准原理和不可克隆原理，若发现窃听者的存在，则双方均将此时段的二进制信息抛弃，最终得到可靠的对称密钥。电力量子密钥融合即将量子密钥与传统非对称密钥相结合，一方面提高了密钥的可靠性，简化了密钥的使用流程；……