面向语义通信的量子密钥分发网络中的协作资源管理
密码学与安全
2022-09-27 v1
摘要
智能原生6G网络中日益增长的隐私与安全关切需要量子密钥分发保障的语义信息通信（QKD-SIC）。在QKD-SIC系统中，通过量子信道连接的边缘设备能够高效加密来自语义源的语义信息，并将加密后的语义信息安全传输至语义目的地。本文考虑在边缘设备生成的语义信息具有不确定性的情况下，支持QKD-SIC系统的高效资源（即QKD与KM波长）共享问题。在此系统中，QKD服务提供商向边缘设备提供具有不同订阅选项的QKD服务。为此，为降低边缘设备用户的成本，我们提出一种面向通信语义信息的边缘设备的QKD资源管理框架。该框架基于两阶段随机优化模型以实现最优QKD部署。此外，为降低QKD服务提供商的建设成本，所提框架中的QKD资源可基于高效的QKD-SIC资源管理加以利用，包括边缘设备间的语义信息传输、密钥提供以及QKD服务提供商间的协作形成。具体而言，所构建的两阶段随机优化模型能够在满足边缘设备语义信息传输密钥需求的同时实现最优QKD-SIC资源部署。而且，为在形成联盟的协作QKD服务提供商间以公平且可解释的方式分摊QKD资源池成本，所提框架利用合作博弈论中的Shapley值概念作为解决方案。实验结果表明，与现有的非协作基线相比，所提框架可降低约40%的部署成本。
引用
@article{arxiv.2209.11957,
title = {Cooperative Resource Management in Quantum Key Distribution (QKD) Networks for Semantic Communication},
author = {Rakpong Kaewpuang and Minrui Xu and Wei Yang Bryan Lim and Dusit Niyato and Han Yu and Jiawen Kang and Xuemin Sherman Shen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2209.11957},
year = {2022}
}
备注
16 pages, 20 figures, journal paper. arXiv admin note: text overlap with arXiv:2208.11270