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《北京邮电大学》 2018年
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密钥驱动光网络资源分配与优化技术研究

宁贤  
【摘要】:近年来,随着军事、政务、金融、公安等重要领域的大量机密与敏感信息通过光纤承载,光网络的安全问题受到越来越多的重视。量子密钥分发技术作为理论上绝对安全的密钥分发方案正迅速发展并逐渐向产业化方向推进。将量子密钥分发技术引入到光网络中可以在很大程度上提升光网络的安全性。密钥驱动光网络是指基于量子密钥分发技术为光网络物理层提供密钥的新型光网络体系。在密钥驱动光网络的发展过程中,量子密钥的引入增加了网络资源的维度,同时也使得网络架构与全网资源调度变得更加复杂。如何基于全网视野感知业务安全需求,实现面向密钥与业务适配的多维度资源高效调度是密钥驱动光网络所面临的关键难点。本文立足于密钥驱动光网络的高速信息抗截获需求,从组网架构、安全策略、资源分配等方面攻克面向密钥与业务适配的光层资源最优化调度这一科学难题。主要完成的工作和创新点如下:一、针对密钥驱动光网络中多层多维度资源的集中管控问题,设计了 OpenFlow使能的软件定义密钥驱动光网络可编程控制架构(Software-Defined Key-Driven Optical Network,SD-KDON),实现了多维度网络资源和安全策略的可编程控制,完成了相关控制接口与协议设计,最后对该架构下的安全业务控制流程进行了详细描述。二、围绕密钥驱动光网络中多安全等级业务流与多维度资源跨层映射的需求,提出了基于密钥更新的安全性提供策略,并实现了基于多安全策略提供的多维度RWTA算法。结果显示,该算法可以使高安全等级的业务获得更好的密钥量化指标,例如在仿真案例中,与安全等级为4的业务相比,安全等级为5的业务的密钥成功率提高了6.28%,而密钥更新时延则降低了 0.11个时隙,实现了多维度网络资源与业务安全性的有效适配。三、针对RWTA过程中出现的波长-时隙资源碎片化问题,提出了时间连续规整度的概念,并由此设计了三种资源规划策略。仿真结果表明,基于时间连续规整度的RWTA方案可以获得较低的阻塞率,与随机命中策略和首次命中策略相比,当业务量为90时分别降低了7.62%和 2.81%。
【学位授予单位】:北京邮电大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TN918;O413

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