專利名稱：一種基于光路切換的qkd網(wǎng)絡(luò)的路由選擇系統(tǒng)及路由選擇方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于量子通信和量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，具體涉及一種路由選擇系統(tǒng)及路由選擇方法。
背景技術(shù)：
隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，信息傳輸?shù)陌踩砸笤絹碓礁?。目前，常用的信息安全保障方法之一就是密碼學。其中，一次通信加一密的方法是可以證明的有效的安全加密手段。一次通信加一密的方法需要通信雙方進行密鑰分發(fā)來獲得共享密鑰，其安全性依賴于密鑰分發(fā)的安全性。目前，通過經(jīng)典通信手段實現(xiàn)絕對安全的密鑰分發(fā)是非常困難的，而量子密鑰分發(fā)(Quantum Key Distribution, QKD)技術(shù)的出現(xiàn),使得這個問題得到了解決。隨著點到點QKD通信技術(shù)的日益成熟，人們開始了對QKD通信網(wǎng)絡(luò)化的研究與探索。目前，世界上已經(jīng)出現(xiàn)了多個試驗性的QKD網(wǎng)絡(luò)，從原理上驗證了構(gòu)建QKD網(wǎng)絡(luò)的可行性，但從實用性的角度來看，這些QKD網(wǎng)絡(luò)都局限于少量節(jié)點的簡單拓撲，無法實現(xiàn)規(guī)模化的實際應(yīng)用。在QKD網(wǎng)絡(luò)中，QKD終端間通信的核心問題之一是確定量子通信的傳輸路徑，即路由拓撲問題?，F(xiàn)有的QKD網(wǎng)絡(luò)中傳輸路徑的確定大多還只是基于簡單的尋路邏輯，并且依附于固定的光學器件，不具有普遍性，由于路由選擇能力差導(dǎo)致了 QKD網(wǎng)絡(luò)拓撲簡單以及規(guī)模小。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有QKD網(wǎng)絡(luò)因為路由選擇能力差而導(dǎo)致的QKD網(wǎng)絡(luò)拓撲簡單以及規(guī)模小的問題，提出了一種基于光路切換的QKD網(wǎng)絡(luò)的路由選擇系統(tǒng)及路由選擇方法。本發(fā)明所述一種基于光路切換的QKD網(wǎng)絡(luò)的路由選擇系統(tǒng)，它由M個光切換節(jié)點組成；M為大于或等于2的整數(shù)；每個光切換節(jié)點均包括網(wǎng)絡(luò)拓撲自動發(fā)現(xiàn)模塊和先導(dǎo)信號協(xié)議模塊；網(wǎng)絡(luò)拓撲自動發(fā)現(xiàn)模塊包括呼叫協(xié)議子模塊、交換協(xié)議子模塊、擴散協(xié)議子模塊I和QKD網(wǎng)絡(luò)拓撲自動發(fā)現(xiàn)模塊；先導(dǎo)信號協(xié)議模塊包括先導(dǎo)信號協(xié)議路徑發(fā)現(xiàn)子模塊、先導(dǎo)信號協(xié)議路徑選擇子模塊和先導(dǎo)信號協(xié)議路徑確認模塊；呼叫協(xié)議子模塊用于向每個鄰居光切換節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)包，建立和維護該呼叫協(xié)議子模塊所在的光切換節(jié)點與每個鄰居節(jié)點之間的連接關(guān)系，并將該光切換節(jié)點與每個鄰居節(jié)點之間的連接關(guān)系信息發(fā)送給QKD網(wǎng)絡(luò)自動發(fā)現(xiàn)模塊；交換協(xié)議子模塊用于向每個鄰居節(jié)點發(fā)送該交換協(xié)議子模塊所在的光切換節(jié)點的所有鄰居節(jié)點列表，并用于接收每個鄰居節(jié)點發(fā)送的該鄰居節(jié)點的所有鄰居節(jié)點列表，并建立自身光切換節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)拓撲信息數(shù)據(jù)庫，以及將自身光切換節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)拓撲信息數(shù)據(jù)庫發(fā)送給QKD網(wǎng)絡(luò)自動發(fā)現(xiàn)模塊；擴散協(xié)議子模塊用于定時將該擴散協(xié)議子模塊所在的光切換節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)拓撲信息數(shù)據(jù)庫發(fā)送到鄰居節(jié)點，或與該擴散協(xié)議子模塊所在的光切換節(jié)點的鄰居節(jié)點相鄰的其他光切換節(jié)點，并定時將光切換節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)拓撲信息數(shù)據(jù)庫發(fā)送給QKD網(wǎng)絡(luò)自動發(fā)現(xiàn)模塊；QKD網(wǎng)絡(luò)自動發(fā)現(xiàn)模塊用于接收呼叫協(xié)議子模塊發(fā)送的光切換節(jié)點與每個鄰居節(jié)點之間的連接關(guān)系信息；還用于接收交換協(xié)議子模塊發(fā)送的的自身光切換節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)拓撲信息數(shù)據(jù)庫和接收擴散協(xié)議子模塊定時發(fā)送的光切換節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)拓撲信息數(shù)據(jù)庫，形成整個QKD網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)表，并將整個QKD網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)表發(fā)送給先導(dǎo)信號協(xié)議路徑發(fā)現(xiàn)子模塊；先導(dǎo)信號協(xié)議路徑發(fā)現(xiàn)子模塊用于接收用戶QKD通信請求信號，并根據(jù)接收到QKD網(wǎng)絡(luò)拓撲自動發(fā)現(xiàn)模塊發(fā)送的整個QKD網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)表，獲取信源節(jié)點到達目的節(jié)點的所有可行的通信路徑信息表，并將源節(jié)點到達目的節(jié)點的所有可行的通信路徑表傳遞給先導(dǎo)信號協(xié)議路徑選擇子模塊；先導(dǎo)信號協(xié)議路徑選擇子模塊用于接收先導(dǎo)信號協(xié)議路徑發(fā)現(xiàn)子模塊發(fā)送的源節(jié)點到達目的節(jié)點的所有可行的通信路徑信息表，并從源節(jié)點到達目的節(jié)點的所有可行的通信路徑中選擇最優(yōu)的通信路徑，并將選擇出的最優(yōu)的通信路徑傳遞給先導(dǎo)信號協(xié)議路徑確認模塊；先導(dǎo)信號協(xié)議路徑確認模塊用于接收先導(dǎo)信號協(xié)議路徑選擇子模塊發(fā)送的最優(yōu)的通信路徑，并對最優(yōu)的通信路徑進行確認，并建立一條源節(jié)點到目的節(jié)點的通信信道，實現(xiàn)路由選擇。先導(dǎo)信號協(xié)議路徑確認模塊3用于接收先導(dǎo)信號協(xié)議路徑選擇子模塊發(fā)送的最優(yōu)的通信路徑，并對最優(yōu)的通信路徑進行確認，并建立端到端的量子信道，實現(xiàn)路由選擇。采用上述一種基于光路切換的QKD網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)的路由選擇方法，該方法的具體步驟為:步驟一、用戶向先導(dǎo)信號協(xié)議模塊發(fā)送QKD通信請求信號，先導(dǎo)信號協(xié)議模塊將用戶請求信息中的源節(jié)點與目的節(jié)點信息發(fā)送給先導(dǎo)信號協(xié)議路徑發(fā)現(xiàn)子模塊；步驟二、先導(dǎo)信號協(xié)議路徑發(fā)現(xiàn)子模塊利用QKD網(wǎng)絡(luò)拓撲自動發(fā)現(xiàn)模塊發(fā)送的整個QKD網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)表，獲取源節(jié)點到目的節(jié)點所有可行的通信路徑表，并將源節(jié)點到目的節(jié)點所有可行的通信路徑表傳遞給先導(dǎo)信號協(xié)議路徑選擇子模塊；步驟三、先導(dǎo)信號協(xié)議路徑選擇子模塊從先導(dǎo)信號協(xié)議路徑發(fā)現(xiàn)子模塊發(fā)送的源節(jié)點到目的節(jié)點所有可行的通信路徑信表中選擇出最優(yōu)的通信路徑，作為此次通信的路徑，并將選擇出的最優(yōu)通信路徑傳遞給先導(dǎo)信號協(xié)議路徑確認模塊；步驟四、先導(dǎo)信號協(xié)議路徑確認模塊對先導(dǎo)信號協(xié)議路徑選擇子模塊選擇出的最優(yōu)通信路徑進確認，判斷每個光切換節(jié)點是否滿足通信需求，如果是則建立一條源節(jié)點到目的節(jié)點的通信信道，實現(xiàn)此次路由選擇，否則，從源節(jié)點到目的節(jié)點所有可行的通信路徑表中刪除該條最優(yōu)的通信路徑，并返回執(zhí)行步驟三。本發(fā)明所述一種基于光路切換的QKD網(wǎng)絡(luò)的路由選擇系統(tǒng)及路由選擇方法該路由技術(shù)具有自動發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)拓撲和進行量子信道尋徑的功能，使基于光路切換的QKD網(wǎng)絡(luò)的路由選擇系統(tǒng)能夠適應(yīng)更復(fù)雜的拓撲網(wǎng)絡(luò)及大規(guī)模的應(yīng)用，同時使QKD網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模同比擴大了 50%。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式具體實施方式
一:結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式所述一種基于光路切換的QKD網(wǎng)絡(luò)的路由選擇系統(tǒng)，它由M個光切換節(jié)點組成；M為大于或等于2的整數(shù)；每個光切換節(jié)點均包括網(wǎng)絡(luò)拓撲自動發(fā)現(xiàn)模塊I和先導(dǎo)信號協(xié)議模塊2 ；網(wǎng)絡(luò)拓撲自動發(fā)現(xiàn)模塊I包括呼叫協(xié)議子模塊1-1、交換協(xié)議子模塊1-2、擴散協(xié)議子模塊1-3和QKD網(wǎng)絡(luò)拓撲自動發(fā)現(xiàn)模塊1-4 ；先導(dǎo)信號協(xié)議模塊2包括先導(dǎo)信號協(xié)議路徑發(fā)現(xiàn)子模塊2-1、先導(dǎo)信號協(xié)議路徑選擇子模塊2-2和先導(dǎo)信號協(xié)議路徑確認模塊2-3 ；呼叫協(xié)議子模塊1-1用于向每個鄰居光切換節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)包，建立和維護該呼叫協(xié)議子模塊1-ι所在的光切換節(jié)點與每個鄰居節(jié)點之間的連接關(guān)系，并將該光切換節(jié)點與每個鄰居節(jié)點之間的連接關(guān)系信息發(fā)送給QKD網(wǎng)絡(luò)自動發(fā)現(xiàn)模塊1-4 ；交換協(xié)議子模塊1-2用于向每個鄰居節(jié)點發(fā)送該交換協(xié)議子模塊1-2所在的光切換節(jié)點的所有鄰居節(jié)點列表，并用于接收每個鄰居節(jié)點發(fā)送的該鄰居節(jié)點的所有鄰居節(jié)點列表，并建立自身光切換節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)拓撲信息數(shù)據(jù)庫，以及將自身光切換節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)拓撲信息數(shù)據(jù)庫發(fā)送給QKD網(wǎng)絡(luò)自動發(fā)現(xiàn)模塊1-4 ；擴散協(xié)議子模塊1-3用于定時將該擴散協(xié)議子模塊1-3所在的光切換節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)拓撲信息數(shù)據(jù)庫發(fā)送到鄰居節(jié)點，或與該擴散協(xié)議子模塊1-3所在的光切換節(jié)點的鄰居節(jié)點相鄰的其他光切換節(jié)點，并定時將光切換節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)拓撲信息數(shù)據(jù)庫發(fā)送給QKD網(wǎng)絡(luò)自動發(fā)現(xiàn)模塊1-4 ；QKD網(wǎng)絡(luò)自動發(fā)現(xiàn)模塊1-4用于接收呼叫協(xié)議子模塊1-1發(fā)送的光切換節(jié)點與每個鄰居節(jié)點之間的連接關(guān)系信息；還用于接收交換協(xié)議子模塊1-2發(fā)送的的自身光切換節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)拓撲信息數(shù)據(jù)庫和接收擴散協(xié)議子模塊1-3定時發(fā)送的光切換節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)拓撲信息數(shù)據(jù)庫，形成整個QKD網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)表，并將整個QKD網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)表發(fā)送給先導(dǎo)信號協(xié)議路徑發(fā)現(xiàn)子模塊2-1 ；先導(dǎo)信號協(xié)議路徑發(fā)現(xiàn)子模塊2-1用于接收用戶QKD通信請求信號，并根據(jù)接收到QKD網(wǎng)絡(luò)拓撲自動發(fā)現(xiàn)模塊1-4發(fā)送的整個QKD網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)表，獲取信源節(jié)點到達目的節(jié)點的所有可行的通信路徑信息表，并將源節(jié)點到達目的節(jié)點的所有可行的通信路徑表傳遞給先導(dǎo)信號協(xié)議路徑選擇子模塊2-2 ；先導(dǎo)信號協(xié)議路徑選擇子模塊2-2用于接收先導(dǎo)信號協(xié)議路徑發(fā)現(xiàn)子模塊2-1發(fā)送的源節(jié)點到達目的節(jié)點的所有可行的通信路徑信息表，并從源節(jié)點到達目的節(jié)點的所有可行的通信路徑中選擇最優(yōu)的通信路徑，并將選擇出的最優(yōu)的通信路徑傳遞給先導(dǎo)信號協(xié)議路徑確認模塊2_3 ；先導(dǎo)信號協(xié)議路徑確認模塊2-3用于接收先導(dǎo)信號協(xié)議路徑選擇子模塊2-2發(fā)送的最優(yōu)的通信路徑，并對最優(yōu)的通信路徑進行確認，并建立一條源節(jié)點到目的節(jié)點的通信信道，實現(xiàn)路由選擇。
具體實施方式
二:本實施方式是具體實施方式
一所述一種基于光路切換的QKD網(wǎng)絡(luò)的路由選擇系統(tǒng)的路由選擇方法，該方法的具體步驟:步驟一、用戶向先導(dǎo)信號協(xié)議模塊2發(fā)送QKD通信請求信號，先導(dǎo)信號協(xié)議模塊2將用戶請求信息中的源節(jié)點與目的節(jié)點信息發(fā)送給先導(dǎo)信號協(xié)議路徑發(fā)現(xiàn)子模塊2-1 ；步驟二、先導(dǎo)信號協(xié)議路徑發(fā)現(xiàn)子模塊2-1利用QKD網(wǎng)絡(luò)拓撲自動發(fā)現(xiàn)模塊1_4發(fā)送的整個QKD網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)表，獲取源節(jié)點到目的節(jié)點所有可行的通信路徑表，并將源節(jié)點到目的節(jié)點所有可行的通信路徑表傳遞給先導(dǎo)信號協(xié)議路徑選擇子模塊2-1 ；步驟三、先導(dǎo)信號協(xié)議路徑選擇子模塊2-2從先導(dǎo)信號協(xié)議路徑發(fā)現(xiàn)子模塊2-1發(fā)送的源節(jié)點到目的節(jié)點所有可行的通信路徑信表中選擇出最優(yōu)的通信路徑，作為此次通信的路徑，并將選擇出的最優(yōu)通信路徑傳遞給先導(dǎo)信號協(xié)議路徑確認模塊2-3 ；步驟四、先導(dǎo)信號協(xié)議路徑確認模塊2-3對先導(dǎo)信號協(xié)議路徑選擇子模塊2-2選擇出的最優(yōu)通信路徑進行確認，判斷每個光切換節(jié)點是否滿足通信需求，如果是則建立一條源節(jié)點到目的節(jié)點的通信信道，實現(xiàn)此次路由選擇，否則，從源節(jié)點到目的節(jié)點所有可行的通信路徑表中刪除該條最優(yōu)的通信路徑，并返回執(zhí)行步驟三。
具體實施方式
三:本實施方式是對具體實施方式
二所述的一種基于光路切換的QKD網(wǎng)絡(luò)的路由選擇系統(tǒng)的路由選擇方法的進一步說明，步驟二所述的先導(dǎo)信號協(xié)議路徑發(fā)現(xiàn)子模塊2-1利用QKD網(wǎng)絡(luò)拓撲自動發(fā)現(xiàn)模塊1-4發(fā)送的整個QKD網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)表，獲取源節(jié)點到目的節(jié)點所有可行的通信路徑表的方法為:步驟Al、從QKD網(wǎng)絡(luò)拓撲自動發(fā)現(xiàn)模塊1-4發(fā)送的整個QKD網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)表中查詢網(wǎng)絡(luò)拓撲中源節(jié)點到達目的節(jié)點的所有可行的通信路徑，查詢每條可行的通信路徑的源節(jié)點的信道資源是否能夠滿足建立到路由下一跳節(jié)點的光通路的需求，如果是，則計算該條通信路徑源節(jié)點到達目的節(jié)點的通信路徑的損耗和時延與源的地址信息一起寫入到一個數(shù)據(jù)包中，將該數(shù)據(jù)包作為先導(dǎo)信號協(xié)議請求包，向該條通信路徑的路由下一跳節(jié)點發(fā)送該先導(dǎo)信號協(xié)議請求包，執(zhí)行步驟A2 ;否則執(zhí)行步驟A4 ；步驟A2、判斷當前接收到先導(dǎo)信號協(xié)議請求包光切換節(jié)點是否為目的節(jié)點，如果是則將該通信路徑寫入到源節(jié)點到目的節(jié)點的所有可行的通信路徑表中，否則，根據(jù)先導(dǎo)信號協(xié)議請求包中的節(jié)點地址判斷是否有回路發(fā)生，如果是執(zhí)行步驟A4;否則執(zhí)行步驟A3 ；步驟A3、查詢當前接收到先導(dǎo)信號協(xié)議請求包光切換節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)拓撲中到達目的節(jié)點的所有可行的通信路徑，對于每條可行的通信路徑，查詢當前的路徑資源是否能夠滿足建立到路由下一跳節(jié)點的光通路的需求；如果是，則計算該條通信路徑的損耗和時延并與當前光切換節(jié)點地址一起寫入到先導(dǎo)信號協(xié)議請求包中，向路由下一跳節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)請求包，執(zhí)行步驟A2 ;否則執(zhí)行步驟A4步驟A4、放棄該條通信路徑。
具體實施方式
四:本實施方式是對具體實施方式
二所述的一種基于光路切換的QKD網(wǎng)絡(luò)的路由選擇系統(tǒng)的路由選擇方法的進一步說明，步驟三中所述的先導(dǎo)信號協(xié)議路徑選擇子模塊2-1從先導(dǎo)信號協(xié)議路徑選擇子模塊2-1發(fā)送的源節(jié)點到目的節(jié)點所有可行的通信路徑信表中選擇出最優(yōu)的通信路徑，作為此次通信的路徑的方法為:步驟B1、計算源節(jié)點到目的節(jié)點所有可行的通信路徑信表中的每條通信路徑的權(quán)值W ;權(quán)值W由公式:W = LossX0.75+DelayX0.25計算獲得，式中，Loss表示該條路徑的傳輸損耗，Delay表示該條路徑的傳輸時延；步驟B2、按由小到大的順序?qū)?quán)值W進行排序，獲得從小到大的權(quán)值W的序列；步驟B3、從權(quán)值W的序列中選擇權(quán)值最小的通信路徑作為此次QKD通信的最優(yōu)通Ih路徑。具體實施五:本實施方式是對具體實施方式
二所述的一種基于光路切換的QKD網(wǎng)絡(luò)的路由選擇系統(tǒng)的路由選擇方法的進一步說明，步驟四中先導(dǎo)信號協(xié)議路徑確認模塊2-3對先導(dǎo)信號協(xié)議路徑選擇子模塊2-2選擇出的最優(yōu)通信路徑進確認，判斷每個光切換節(jié)點是否滿足通信需求的方法為:步驟Cl:目的節(jié)點的先導(dǎo)信號協(xié)議路徑確認模塊2-3將先導(dǎo)信號協(xié)議路徑選擇子模塊2-2擇出的最優(yōu)通信路徑的節(jié)點序列封裝到一個數(shù)據(jù)包中，將該數(shù)據(jù)包作為先導(dǎo)信號協(xié)議確認包，然后目的節(jié)點向通信路徑序列中目的節(jié)點的路由上一跳節(jié)點i發(fā)送先導(dǎo)信號協(xié)議確認包，所述i為光切換節(jié)點的序號，i為大于I的正整數(shù)；步驟C2、節(jié)點i接收到先導(dǎo)信號協(xié)議確認包，對先導(dǎo)信號協(xié)議確認包進行解析；判斷節(jié)點i是否為最優(yōu)通信路徑的節(jié)點序列中的源節(jié)點，如是則該光切換節(jié)點滿足通信需求，完成該條最優(yōu)通信路徑的確認，否則執(zhí)行步驟C3 ；步驟C3、判斷節(jié)點i的信道路徑資源是否能夠滿足建立通信路徑的要求；如果是則為通信路徑預(yù)留資源，將節(jié)點i的序列號置為1-ι，節(jié)點1-ι為節(jié)點i在最優(yōu)通信路徑的節(jié)點序列中的上一跳節(jié)點，節(jié)點1-Ι向節(jié)點i轉(zhuǎn)發(fā)先導(dǎo)信號協(xié)議確認包，執(zhí)行步驟C2，否則該條通信路徑確認選擇失敗。
權(quán)利要求
1.一種基于光路切換的QKD網(wǎng)絡(luò)的路由選擇系統(tǒng)，其特征在于，它由M個光切換節(jié)點組成；M為大于或等于2的整數(shù)；每個光切換節(jié)點均包括網(wǎng)絡(luò)拓撲自動發(fā)現(xiàn)模塊(I)和先導(dǎo)信號協(xié)議模塊⑵； 網(wǎng)絡(luò)拓撲自動發(fā)現(xiàn)模塊(I)包括呼叫協(xié)議子模塊(1-1)、交換協(xié)議子模塊(1-2)、擴散協(xié)議子模塊(1-3)和QKD網(wǎng)絡(luò)拓撲自動發(fā)現(xiàn)模塊(1-4)； 先導(dǎo)信號協(xié)議模塊(2)包括先導(dǎo)信號協(xié)議路徑發(fā)現(xiàn)子模塊(2-1)、先導(dǎo)信號協(xié)議路徑選擇子模塊(2-2)和先導(dǎo)信號協(xié)議路徑確認模塊(2-3)； 呼叫協(xié)議子模塊(1-1)用于向每個鄰居光切換節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)包，建立和維護該呼叫協(xié)議子模塊(1-1)所在的光切換節(jié)點與每個鄰居節(jié)點之間的連接關(guān)系，并將該光切換節(jié)點與每個鄰居節(jié)點之間的連接關(guān)系信息發(fā)送給QKD網(wǎng)絡(luò)自動發(fā)現(xiàn)模塊(1-4)； 交換協(xié)議子模塊(1-2)用于向每個鄰居 節(jié)點發(fā)送該交換協(xié)議子模塊(1-2)所在的光切換節(jié)點的所有鄰居節(jié)點列表，并用于接收每個鄰居節(jié)點發(fā)送的該鄰居節(jié)點的所有鄰居節(jié)點列表，建立自身光切換節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)拓撲信息數(shù)據(jù)庫，以及將自身光切換節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)拓撲信息數(shù)據(jù)庫發(fā)送給QKD網(wǎng)絡(luò)自動發(fā)現(xiàn)模塊(1-4)； 擴散協(xié)議子模塊(1-3)用于定時將該擴散協(xié)議子模塊(1-3)所在的光切換節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)拓撲信息數(shù)據(jù)庫發(fā)送到鄰居節(jié)點，及與該擴散協(xié)議子模塊(1-3)所在的光切換節(jié)點的鄰居節(jié)點相鄰的其他光切換節(jié)點，并定時將光切換節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)拓撲信息數(shù)據(jù)庫發(fā)送給QKD網(wǎng)絡(luò)自動發(fā)現(xiàn)模塊(1-4)； QKD網(wǎng)絡(luò)自動發(fā)現(xiàn)模塊(1-4)用于接收呼叫協(xié)議子模塊(1-1)發(fā)送的光切換節(jié)點與每個鄰居節(jié)點之間的連接關(guān)系信息；還用于接收交換協(xié)議子模塊(1-2)發(fā)送的的自身光切換節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)拓撲信息數(shù)據(jù)庫和接收擴散協(xié)議子模塊(1-3)定時發(fā)送的光切換節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)拓撲信息數(shù)據(jù)庫，形成整個QKD網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)表，并將整個QKD網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)表發(fā)送給先導(dǎo)信號協(xié)議路徑發(fā)現(xiàn)子模塊(2-1)； 先導(dǎo)信號協(xié)議路徑發(fā)現(xiàn)子模塊(2-1)用于接收用戶QKD通信請求信號，并根據(jù)接收到QKD網(wǎng)絡(luò)拓撲自動發(fā)現(xiàn)模塊(1-4)發(fā)送的整個QKD網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)表，獲取信源節(jié)點到達目的節(jié)點的所有可行的通信路徑信息表，并將源節(jié)點到達目的節(jié)點的所有可行的通信路徑表傳遞給先導(dǎo)信號協(xié)議路徑選擇子模塊(2-2)； 先導(dǎo)信號協(xié)議路徑選擇子模塊(2-2)用于接收先導(dǎo)信號協(xié)議路徑發(fā)現(xiàn)子模塊(2-1)發(fā)送的源節(jié)點到達目的節(jié)點的所有可行的通信路徑信息表，并從源節(jié)點到達目的節(jié)點的所有可行的通信路徑中選擇最優(yōu)的通信路徑，并將選擇出的最優(yōu)的通信路徑傳遞給先導(dǎo)信號協(xié)議路徑確認模塊(2_3)； 先導(dǎo)信號協(xié)議路徑確認模塊(2-3)用于接收先導(dǎo)信號協(xié)議路徑選擇子模塊(2-2)發(fā)送的最優(yōu)的通信路徑，并對最優(yōu)的通信路徑進行確認，并建立一條源節(jié)點到目的節(jié)點的通信信道，實現(xiàn)路由選擇。
2.權(quán)利要求1所述的一種基于光路切換的QKD網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)的路由選擇方法，其特征在于，該方法的具體步驟為:步驟一、用戶向先導(dǎo)信號協(xié)議模塊(2)發(fā)送QKD通信請求信號，先導(dǎo)信號協(xié)議模塊(2)將用戶請求信息中的源節(jié)點與目的節(jié)點信息發(fā)送給先導(dǎo)信號協(xié)議路徑發(fā)現(xiàn)子模塊(2-1)；步驟二、先導(dǎo)信號協(xié)議路徑發(fā)現(xiàn)子模塊(2-1)利用QKD網(wǎng)絡(luò)拓撲自動發(fā)現(xiàn)模塊(1-4)發(fā)送的整個QKD網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)表，獲取源節(jié)點到目的節(jié)點所有可行的通信路徑表，并將源節(jié)點到目的節(jié)點所有可行的通信路徑表傳遞給先導(dǎo)信號協(xié)議路徑選擇子模塊(2-1)；步驟三、先導(dǎo)信號協(xié)議路徑選擇子模塊(2-2)從先導(dǎo)信號協(xié)議路徑發(fā)現(xiàn)子模塊(2-1)發(fā)送的源節(jié)點到目的節(jié)點所有可行的通信路徑信表中選擇出最優(yōu)的通信路徑，作為此次通信的路徑，并將選擇出的最優(yōu)通信路徑傳遞給先導(dǎo)信號協(xié)議路徑確認模塊(2-3)； 步驟四、先導(dǎo)信號協(xié)議路徑確認模塊(2-3)對先導(dǎo)信號協(xié)議路徑選擇子模塊(2-2)選擇出的最優(yōu)通信路徑進行確認，判斷每個光切換節(jié)點是否滿足通信需求，如果是則建立一條源節(jié)點到目的節(jié)點的通信信道，實現(xiàn)此次路由選擇，否則，從源節(jié)點到目的節(jié)點所有可行的通信路徑表中刪除該條最優(yōu)的通信路徑，并返回執(zhí)行步驟三。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于光路切換的QKD網(wǎng)絡(luò)的路由選擇系統(tǒng)的路由選擇方法，其特征在于，步驟二所述的先導(dǎo)信號協(xié)議路徑發(fā)現(xiàn)子模塊(2-1)利用QKD網(wǎng)絡(luò)拓撲自動發(fā)現(xiàn)模塊(1-4)發(fā)送的整個QKD網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)表，獲取源節(jié)點到目的節(jié)點所有可行的通信路徑表的方法為: 步驟Al、從QKD網(wǎng)絡(luò)拓撲自動發(fā)現(xiàn)模塊(1-4)發(fā)送的整個QKD網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)表中查詢網(wǎng)絡(luò)拓撲中源節(jié)點到達目的節(jié)點的所有可行的通信路徑，查詢每條可行的通信路徑的源節(jié)點的信道資源是否能夠滿足建立到路由下一跳節(jié)點的光通路的需求，如果是，則計算該條通信路徑源節(jié)點到達目的節(jié)點的通信路徑的損耗和時延與源的地址信息一起寫入到一個數(shù)據(jù)包中，將該數(shù)據(jù)包作為先導(dǎo)信號協(xié)議請求包，向該條通信路徑的路由下一跳節(jié)點發(fā)送該先導(dǎo)信號協(xié)議請 求包，執(zhí)行步驟A2 ;否則執(zhí)行步驟A4 ； 步驟A2、判斷當前接收到先導(dǎo)信號協(xié)議請求包光切換節(jié)點是否為目的節(jié)點，如果是則將該通信路徑寫入到源節(jié)點到目的節(jié)點的所有可行的通信路徑表中，否則，根據(jù)先導(dǎo)信號協(xié)議請求包中的節(jié)點地址判斷是否有回路發(fā)生，如果是執(zhí)行步驟A4 ;否則執(zhí)行步驟A3 ；步驟A3、查詢當前接收到先導(dǎo)信號協(xié)議請求包光切換節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)拓撲中到達目的節(jié)點的所有可行的通信路徑，對于每條可行的通信路徑，查詢當前的路徑資源是否能夠滿足建立到路由下一跳節(jié)點的光通路的需求；如果是，則計算該條通信路徑的損耗和時延并與當前光切換節(jié)點地址一起寫入到先導(dǎo)信號協(xié)議請求包中，向路由下一跳節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)請求包，執(zhí)行步驟A2;否則執(zhí)行步驟A4; 步驟A4、放棄該條通信路徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于光路切換的QKD網(wǎng)絡(luò)的路由選擇系統(tǒng)的路由選擇方法，其特征在于，步驟三中所述的先導(dǎo)信號協(xié)議路徑選擇子模塊(2-1)從先導(dǎo)信號協(xié)議路徑選擇子模塊(2-1)發(fā)送的源節(jié)點到目的節(jié)點所有可行的通信路徑信表中選擇出最優(yōu)的通信路徑，作為此次通信的路徑的方法為: 步驟B1、計算源節(jié)點到目的節(jié)點所有可行的通信路徑信表中的每條通信路徑的權(quán)值W ;權(quán)值W由公式:W = Loss X 0.75+DelayX0.25 計算獲得，式中，Loss表示該條路徑的傳輸損耗，Delay表示該條路徑的傳輸時延； 步驟B2、按由小到大的順序?qū)?quán)值W進行排序，獲得從小到大的權(quán)值W的序列； 步驟B3、從權(quán)值W的序列中選擇權(quán)值最小的通信路徑作為此次QKD通信的最優(yōu)通信路徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于光路切換的QKD網(wǎng)絡(luò)的路由選擇系統(tǒng)的路由選擇方法，其特征在于，步驟四中先導(dǎo)信號協(xié)議路徑確認模塊(2-3)對先導(dǎo)信號協(xié)議路徑選擇子模塊2-2選擇出的最優(yōu)通信路徑進確認，判斷每個光切換節(jié)點是否滿足通信需求的方法為: 步驟Cl:目的節(jié)點的先導(dǎo)信號協(xié)議路徑確認模塊(2-3)將先導(dǎo)信號協(xié)議路徑選擇子模塊(2-2)擇出的最優(yōu)通信路徑的節(jié)點序列封裝到一個數(shù)據(jù)包中，將該數(shù)據(jù)包作為先導(dǎo)信號協(xié)議確認包，然后目的節(jié)點向通信路徑序列中目的節(jié)點的路由上一跳節(jié)點i發(fā)送先導(dǎo)信號協(xié)議確認包，所述i為光切換節(jié)點的序號，i為大于I的正整數(shù)； 步驟C2、節(jié)點i接收到先導(dǎo)信號協(xié)議確認包，對先導(dǎo)信號協(xié)議確認包進行解析；判斷節(jié)點i是否為最優(yōu)通信路徑的節(jié)點序列中的源節(jié)點，如是則該光切換節(jié)點滿足通信需求，完成該條最優(yōu)通信路徑的確認，否則執(zhí)行步驟C3 ； 步驟C3、判斷節(jié)點i的信道路徑資源是否能夠滿足建立通信路徑的要求；如果是則為通信路徑預(yù)留資源，將節(jié)點i的序列號置為i_l，節(jié)點i_l為節(jié)點i在最優(yōu)通信路徑的節(jié)點序列中的上一跳節(jié)點，節(jié)點i_l向節(jié)點i轉(zhuǎn)發(fā)先導(dǎo)信號協(xié)議確認包，執(zhí)行步驟C2，否則該條通信路徑確認選擇失敗。
全文摘要
一種基于光路切換的QKD網(wǎng)絡(luò)的路由選擇系統(tǒng)及路由選擇方法，本發(fā)明屬于量子通信和量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，具體涉及一種路由選擇系統(tǒng)及路由選擇方法，本發(fā)明解決了現(xiàn)有QKD網(wǎng)絡(luò)因為路由選擇能力差而導(dǎo)致的QKD網(wǎng)絡(luò)拓撲簡單以及規(guī)模小的問題。本發(fā)明由M個光切換節(jié)點組成，每個光切換節(jié)點的呼叫協(xié)議子模塊利用QKD網(wǎng)絡(luò)拓撲自動發(fā)現(xiàn)模塊發(fā)送的QKD網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)表獲取QKD通信請求源節(jié)點到目的節(jié)點的所有可行通信路徑表，再由先導(dǎo)信號協(xié)議路徑選擇子模塊從所有可行的通信路徑信表中選擇最優(yōu)的通信路徑作為此次通信的路徑，通過先導(dǎo)信號協(xié)議路徑確認模塊對選擇的出的最優(yōu)通信路徑進確認，建立源節(jié)點到目的節(jié)點的通信信道。本發(fā)明適用于通信領(lǐng)域。
文檔編號H04L12/751GK103200105SQ201310128208
公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月12日
發(fā)明者牛夏牧, 李瓊, 韓琦, 王莘, 于立洋, 賈丙強 申請人:哈爾濱工業(yè)大學