航天测控网络中量子密钥通信技术应用研究

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1、沈阳航空工业学院硕士学位论文摘要航天测控网技术的发展是一个国家综合国力发展的重要特征之一，近年来，我国的航天测控网技术已经取得了很大的进步，但航天测控网面临的通信安全问题依然突出。以量子力学为基础的量子密钥通信技术的出现，为航天测控网的通信安全开辟了新的发展方向。本文在综合分析现有量子密钥仿真软件特点的基础上，设计开发一个多功能的量子密钥通信综合仿真平台。该仿真平台包括量子门电路的设计仿真模块、量子密钥分配仿真模块、效果演示模块，可用于量子密钥通信和量子密钥算法改进的综合仿真。根据量子密钥通信的相关研究成果，本文针对航天测控网提出了一种基于量子密钥分配的安全通信模型，利用飞行器或卫

2、星作为测控中心和测控站的密钥安全传输中介，使飞行器、测控站和测控中心三者能够安全地分享量子密钥，构建了分布式航天测控网中应用量子密钥通信的简单仿真系统，仿真结果表明了上述通信模型的正确性和有效性。通过分析经典的BB84协议，本文对BB84协议进行了改进尝试。主要思想是改进协议纠错阶段的算法，通过改进二分法的纠错性能来提高该协议的纠错效果和算法的执行效率。仿真结果表明改进后的BB84协议性能有所提高。关键词：航天测控网；通信安全；量子密钥分配；仿真AbstractDevelopmentofSpaceflightTelemetry,TrackandCommand(TT&C)networ

3、ktechnique。epresentsoneofthemostimportantcharacteristicsofacountry’scomprehensivenatlonalpower．Inrecentyears，ChinahasalreadyachievedgreatprogressinSpaceflightTT&Cnetworktechnique，alongwithwhich，thecommunicationssecurityproblemsarestilloutstanding·TheappearanceofQuantumkeycommunicationstechnolo

4、gywhichbasedonquantummechanicsguidetheSpaceflightTT&Cnetworkcommunicationssecuritvtoanewdevelopmentdirection．Thispaperanalyzesthecharacteristicsofexistsimulationsoftware，andonthebasisofthis，designedamultifunctionalintegratedquantumkeycommunicationsimulationplatfbHn．Thissimulationplatforminclud

5、esthedesignofquantumgatecircuitsimulationroodule．quantumkeydistributionsimulationmoduleandtheeffectofpresentationmodules．Theplatformcanbeusedforintegratedsimulatinginquantumkeycommunicationsandimprovingquantumkeyalgorithm．Accordingtorelativeresearchresultsonquantumkeycommunications，thispaperpu

6、tsforwardasecurecommunicationmodelwhichbasedonquantumkeydistributionforSpaceflightTT&Cnetwork．AircraftsorsatellitesareusedaskeytransmissionintermediarybetweenTT&CcenterandTT&Cstation．Therefore，theaircraft，SpaceflightTT&Ccenterandstationcansharethesafelyquantumkey．Moreover,asimplesimulationsyst

7、emisestablishedthatisusedforquantumkeycommunicationsinSpaceflightTT&Cnetwork．ThesimulationresultsshowthatthecommunicationmodelmentionedaboveiScorrectandeffective．ThispaperattemptstoimprovetheBB84protocolthroughanalysisoftheclassicalBB84