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量子技术提升电力信息通信安全水平

发布时间:2020-06-29 17:53:30 阅读: 来源:水环式真空泵厂家

电力系统的通信网络与信息安全问题,与电力安全生产密不可分。目前,电力行业内已经建立了一套较为完备的网络与信息安全防御体系,但其在基础支撑技术及应对未来发展方面仍存在一定的局限性。

由于电力系统敏感数据通信的特殊需求,量子保密通信将可能成为保护电力系统数据安全的极佳选择。因此,开展量子保密通信技术研究将是一项非常有意义的前瞻性工作。同时,量子技术作为下一代通信网络安全技术,现已受到了国际上的广泛关注。当前,国际上以美国和欧盟为首,加拿大、日本、澳大利亚、西班牙等国纷纷投入巨大人力和财力,进行量子通信网络建设和技术研究。

量子通信

广义而言,量子通信是指把量子态从一个地方传送到另一个地方,它包括量子隐形传态、量子纠缠交换和量子密钥分配。而我们所讨论的实际上是量子密钥分配或基于量子密钥分配的安全保密通信。

目前,实用的量子通信技术都基于量子密钥分配,也就是说,使用量子态产生经典密钥,需要传递的经典信息根据这个密钥由加密系统加密。量子通信的安全特性保障了密钥的安全性,从而保证加密后的信息是安全的。需要说明的是,人们不使用量子通信传递全部经典信息的原因是:在目前和可以预见的未来,这样做的成本太大,并且可能导致效率低下。因此,人们决定只利用量子通信来产生密钥,以提高效率。此外,采用量子密钥分配技术不需要大面积改造现有通信设备和线路,可以做到与现有网络的无缝衔接。

量子态作为密钥具有不可复制性,具有理论上的“无条件安全性”,任何截获或测试量子密钥的操作,都会改变量子状态,由此突破了传统加密方法的束缚。最重要的是,与经典的公钥密码体系不同,即使实用的量子计算机出现甚至得到普及,量子密钥分发仍然是安全的。

发展趋势与技术挑战

近20年来,量子信息通信技术以其独特的表型性能得到了广泛关注和快速发展,特别是能够服务于保密通信网络的量子密钥分配技术已经日趋成熟和完善。

短期内,量子保密通信系统有着明确的应用需求,至少可以为解决经典保密通信系统的密钥分发提供一个安全选项。目前的研究表明,量子密钥应用于经典保密通信系统是一个比较理想的选择,一方面量子密钥分配系统密钥在线协商速率能够满足需求;另一方面,如果量子密钥分配系统密码分发速率方法已取得重大突破,达到10Mbps以上。那么,基于量子密钥就能够满足一些重要数据的实时保密通信,并且这种系统具有可证明的安全性,所使用的密钥或者密码算法不会产生安全漏洞。

中长期内,不依赖经典密码算法的量子保密通信系统将提供可靠的安全保障,量子保密通信系统能够同时解决身份识别、信息保护和窃听检测等问题,形成一个完善的解决方案。因此保密通信具有逐渐明朗的应用前景。

应用前景分析

量子通信网络是我国在信息通信技术行业为数不多的具有世界先进水平,且完全拥有核心技术及知识产权的领域。我国量子通信研究组已经掌握了相关全部核心技术,成功研发了一系列具有国际领先水平的关键器件。这些突破,使得我国在量子通信领域的技术水平和产业化预备水平与欧美等国基本处于同一等级。一旦量子通信的产业化和大规模应用得以实现,对提升我国通信安全水平将具有重大意义。从实用角度看,量子保密通信已经逐步走向工程化、产业化。目前,将先进的量子技术与传统的工业领域应用相结合,形成实用化成果的研究尚待加强。

在电力行业,随着电网规模的不断扩大,其所面临的安全风险种类更多、范围更大、层次更为深入,迫切需要超前研究新的安全通信技术,通过技术创新,构建高安全等级的新一代电力系统通信基础设施。同时,探索量子技术在电力系统通信安全方面的应用可行性,有助于形成高安全性、高效率、管理简单化的新一代电力信息通信体系。掌握具有自主知识产权的研究成果,也将为量子通信技术在电力行业中的应用奠定基础。

(作者周静系中国电力科学研究院信息通信研究所高级工程师;陈希系中国电力科学研究院信息通信研究所所长)

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