量子密钥无线分发技术在网络安全领域具有极其重要的意义,本报告对其进行了全面深入的研究,并深入探讨了量子通信技术的发展概况。国际上,美国、日本、德国等国家纷纷积极布局,如美国着力培养专业人才、日本建立研究中心、德国投入大量资金等;我国则采取分阶段推进的策略,从早期的关键技术研发,到逐步产业化“试水”,再到如今注重产业化发展及省市积极推动,政策支持不断深化。在产业现状方面,国外企业如亚马逊云科技在量子网络研究、Quantum Dice推出高速QRNG等领域成果显著;我国虽在部分技术和应用领域达到国际先进水平胜亿优配,但在量子通信器件方面仍存在一定的短板。在设施部署方面,国外加快量子通信基础设施建设,美国建设州际量子网络、欧盟启动相关项目等;我国则发射了“墨子号”卫星,建成了“京沪干线”和国家广域量子保密通信骨干网络等重大设施。
量子密钥分发技术具有广泛的应用场景,尤其在关键信息基础设施安全方面,能够显著增强鉴权、加密和完整性保护;在移动终端加密通信中,有效提升保密通信的安全性。此外,该技术还可广泛应用于量子安全对讲、数据容灾备份、量子安全办公、量子密邮、量子密盘以及金融数据量子加密传输等多个领域,全面保障各领域数据的安全性。在量子密钥的分发技术方面,离线灌装方式虽可将预生成的量子密钥注入终端安全介质,但存在存储空间有限、加注不便等问题,仅适用于小规模、短期应用。OTA(SIM卡)方式利用超级SIM卡的不同通道进行量子密钥远程写入,如短信协议通道成本低但效率低;BIP协议通道稳定性好但对卡片和终端有要求;本地机卡通道速率高但依赖终端系统版本;NFC通道协议可传大数据量密钥包但安全设计要求高。而基于无线物理层加密的量子密钥无线分发技术,利用无线信道特性生成安全密钥,在理论上具有较高安全性,被认为是未来移动端量子密钥分发的有效技术手段。
展开剩余80%量子密钥无线分发系统解决方案总体设计融合了QKD技术与无线物理层安全技术,由量子密码安全服务中心、量子无线网关和量子安全终端构成,能够实现量子密钥的安全分发。无线物理层安全通道建立技术涵盖信道探测、量化、信息协调和隐私放大四个阶段,生成安全可靠的无线物理层密钥,从而建立安全通道。量子密钥无线分发技术依托广域量子保密通信网络,设计传输帧格式,通过前向纠错处理机制等方法,实现量子密钥安全传输至移动终端。量子密钥无线分发技术验证装置包括量子无线网关和量子安全移动通信终端,具备生成无线物理层密钥、收发量子密钥等功能,经系统实现流程,完成量子密钥“端到端”无线分发。尽管量子密钥无线分发技术在研究和产业应用方面已取得一定进展,但仍面临诸多挑战。未来需要进一步强化技术攻关,推动标准化进程,开展产业生态赋能,以促进技术的成熟和产业的繁荣发展。
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