量子密钥分发网络中的快速安全路由算法
网络与互联网体系结构
2022-05-30 v2 量子物理
摘要
我们考虑在量子密钥分发（QKD）网络中以最大可达速率进行安全数据包路由的问题。假设某QKD协议为网络中每条链路上的安全通信生成对称私钥对。量子密钥生成过程用随机计数过程建模。数据包首先用每一跳可用的量子密钥加密，然后在链路上以点对流的方式传输。此设置中的一个基本问题是设计一种安全且可达容量的路由策略，该策略需考虑加密密钥的时变可用性与有限的链路容量。本文提出一种称为串联队列分解（TQD）的新型安全吞吐量最优策略。TQD策略通过将QKD过程与Sinha和Modiano早前提出的通用最大权重（Universal Max Weight）路由策略相结合而导出。我们证明TQD策略解决了一大类流量（包括单播、广播、组播和任播）的安全高效数据包路由问题。所提出的分解将问题归约为变换网络上不含密钥可用性约束的广义网络流问题。TQD策略吞吐量最优性的证明使用李雅普诺夫稳定性理论来分析相互依赖的数据包排队过程与密钥存储动态。最后，我们在最先进的OMNeT++网络仿真器平台上构建的仿真器上对现有算法进行数值比较，展示了TQD策略的竞争力。
引用
@article{arxiv.2109.07934,
title = {Fast and Secure Routing Algorithms for Quantum Key Distribution Networks},
author = {Shahbaz Akhtar and Krishnakumar G and Vishnu B and Abhishek Sinha},
journal= {arXiv preprint arXiv:2109.07934},
year = {2022}
}