經(jīng)典應(yīng)用接入量子通信網(wǎng)絡(luò)的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種經(jīng)典應(yīng)用接入量子通信網(wǎng)絡(luò)的方法，其步驟為：（1）網(wǎng)絡(luò)配置；（2）接收經(jīng)典應(yīng)用數(shù)據(jù)；（3）地址轉(zhuǎn)換；（4）判斷是否需要發(fā)往外網(wǎng)；（5）判斷是否需要加密；（6）判斷是否為數(shù)據(jù)包；（7）加密數(shù)據(jù)部分；（8）判斷是否需要解密；（9）解密數(shù)據(jù)部分；（10）轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報。本發(fā)明將量子通信終端設(shè)為應(yīng)用終端的接入網(wǎng)關(guān)、用IP地址區(qū)分經(jīng)典應(yīng)用終端和量子應(yīng)用終端和用IP數(shù)據(jù)報首部選項字段標識量子加密數(shù)據(jù)報和記錄用于加密解密的密鑰的起始位置，可以對量子應(yīng)用終端的數(shù)據(jù)進行量子加密傳輸，同時也可以傳輸經(jīng)典應(yīng)用終端的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了經(jīng)典通信和量子通信的融合。
【專利說明】經(jīng)典應(yīng)用接入量子通信網(wǎng)絡(luò)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于通信【技術(shù)領(lǐng)域】，更進一步涉及量子通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用【技術(shù)領(lǐng)域】的一種經(jīng)典應(yīng)用接入量子通信網(wǎng)絡(luò)的方法。本發(fā)明將量子通信終端設(shè)置為量子通信子網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)，通過修改網(wǎng)絡(luò)地址接入?yún)f(xié)議，可以對各種應(yīng)用的數(shù)據(jù)進行加密和解密處理，從而使得不用詳細地了解經(jīng)典應(yīng)用協(xié)議也可以利用量子密鑰實現(xiàn)各種應(yīng)用數(shù)據(jù)的加密傳輸。
【背景技術(shù)】
[0002]量子通信基于海森堡不確定性原理和量子態(tài)不可克隆定理等在物理原理上保證了量子通信的無條件安全性，因而得到了廣泛的重視，取得了快速的發(fā)展。量子通信中最早進入實用的就是量子密鑰分發(fā)，通過量子密鑰分發(fā)能夠在通信雙方之間協(xié)商出絕對安全的密鑰，通過此密鑰對信息進行一次一密的加密傳輸，就可以進行絕對安全的通信。通過量子通信網(wǎng)絡(luò)能夠在量子路由器和用戶之間或者相鄰量子路由器之間協(xié)商出密鑰，最終形成端到端密鑰。經(jīng)典應(yīng)用使用密鑰加密的典型方法為:從密鑰池取出密鑰，對要發(fā)送的數(shù)據(jù)進行一次一密，然后再按照協(xié)議的要求對密文進行封裝并通過經(jīng)典網(wǎng)絡(luò)進行傳送。這樣就要求我們對不同的應(yīng)用和協(xié)議都有很詳盡的了解，才能夠按照協(xié)議的要求封裝數(shù)據(jù)。由于經(jīng)典應(yīng)用已經(jīng)很成熟，很多都已有設(shè)備，比如:網(wǎng)絡(luò)電話、網(wǎng)絡(luò)攝像機、網(wǎng)絡(luò)傳真機等。我們這里給出一個只需要對網(wǎng)關(guān)的網(wǎng)絡(luò)地址端口轉(zhuǎn)換協(xié)議做修改，利用IP地址區(qū)分量子應(yīng)用終端，然后再利用量子密鑰對數(shù)據(jù)進行加密和解密就可以支持各種經(jīng)典應(yīng)用的方法。這樣我們不需要對協(xié)議有詳細的了解，簡化了不同應(yīng)用的接入。
[0003]深圳市維信聯(lián)合科技有限公司申請的專利“網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包傳輸處理方法、設(shè)備及系統(tǒng)”(專利申請?zhí)?00910105119.4，公布號CN101783789B)。該申請專利的方法公開一種網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包傳輸處理方法，包括數(shù)據(jù)包傳輸步驟和數(shù)據(jù)包處理步驟，所述數(shù)據(jù)包處理步驟包括有:頭部獲取步驟，獲取明文數(shù)據(jù)包的頭部字段，所述頭部字段至少包括MAC頭和IP頭；頭部復(fù)制步驟，將所述頭部字段復(fù)制到加密數(shù)據(jù)包對應(yīng)的頭部字段；拆分加密步驟，按照最大傳輸單元的長度拆分所述明文數(shù)據(jù)包，并分別將每個拆分后的數(shù)據(jù)段以預(yù)設(shè)的密鑰加密后，填充到每個加密數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)段；IP修正步驟，根據(jù)當前的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議重新計算所述加密數(shù)據(jù)包的IP頭的值，并將計算得到的IP頭對所述加密數(shù)據(jù)包的IP頭字段進行修正。該方法存在的不足是:當附加的尾部信息長度小于IP首部選項字段且整個數(shù)據(jù)報長度小于最大傳輸單元MTU時，可以利用首部選項字段來攜帶尾部信息，不需要拆分數(shù)據(jù)包。他不能區(qū)分數(shù)據(jù)包，對所有的數(shù)據(jù)包都進行加密處理。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種經(jīng)典應(yīng)用接入量子通信網(wǎng)絡(luò)的方法，通過對網(wǎng)關(guān)的網(wǎng)絡(luò)地址端口轉(zhuǎn)換協(xié)議做修改，就可以方便的接入各種成熟的經(jīng)典應(yīng)用。
[0005]本發(fā)明實現(xiàn)的基本思路是，在量子通信網(wǎng)絡(luò)中，量子通信終端和量子路由器之間、相鄰量子路由器之間分別進行密鑰協(xié)商，協(xié)商出相鄰設(shè)備的密鑰，通過一定的密鑰使用策略，最終形成端到端密鑰。由于通信雙方都要使用端到端密鑰對數(shù)據(jù)進行加密和解密，為了防止同一個密鑰被重復(fù)使用，因此將端到端密鑰分為發(fā)送密鑰和接收密鑰兩部分。用戶A的發(fā)送密鑰也是用戶B接收密鑰，用戶B的發(fā)送密鑰用作用戶A的接收密鑰。發(fā)送密鑰的分配比例可以根據(jù)用戶接收和發(fā)送流量的比例來確定。將量子通信終端配備兩塊網(wǎng)卡，設(shè)為各種應(yīng)用的接入網(wǎng)關(guān)，各種經(jīng)典業(yè)務(wù)應(yīng)用終端通過經(jīng)典交換機和量子通信終端相連接。由于量子通信終端是局域網(wǎng)的接入網(wǎng)關(guān)，所以所有的數(shù)據(jù)包都會到達網(wǎng)關(guān)，經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)地址端口協(xié)議后再發(fā)往目的地址。通過對網(wǎng)絡(luò)地址端口轉(zhuǎn)換協(xié)議做修改，在傳統(tǒng)的地址端口轉(zhuǎn)換協(xié)議后，首先判斷是否是需要加解密的數(shù)據(jù)包，如果是需要加密的數(shù)據(jù)報，則取出數(shù)據(jù)部分，利用密鑰對數(shù)據(jù)加密并利用網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報首部的選項字段來標識量子通信數(shù)據(jù)報和記錄加密所使用密鑰的起始位置，重新封裝數(shù)據(jù)報后進行轉(zhuǎn)發(fā)；如果是要解密的數(shù)據(jù)報，則根據(jù)網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報首部的選項字段取出相應(yīng)的密鑰進行解密，重新封裝數(shù)據(jù)報進行轉(zhuǎn)發(fā)。如果不需要，則直接轉(zhuǎn)發(fā)。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實現(xiàn)步驟如下:
[0007]1.一種經(jīng)典應(yīng)用接入量子通信網(wǎng)絡(luò)的方法，包括步驟如下:
[0008](I)網(wǎng)絡(luò)配置:
[0009]在量子通信網(wǎng)絡(luò)配置上，將量子通信終端設(shè)置為局域網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)，將與量子通信終端相連的路由器內(nèi)網(wǎng)口和外網(wǎng)口的傳輸控制協(xié)議TCP報文數(shù)據(jù)部分的最大分段大小MSS設(shè)置為1448字節(jié)；
[0010](2)量子通信終端接收用戶傳送的經(jīng)典應(yīng)用數(shù)據(jù)；
[0011](3)地址轉(zhuǎn)換:
[0012](3a)利用網(wǎng)絡(luò)地址端口轉(zhuǎn)換協(xié)議NAT，解析數(shù)據(jù)鏈路層傳遞的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報，獲得網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報首部信息與數(shù)據(jù)部分并保存；
[0013](3b)根據(jù)獲得的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報首部信息中的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報的目的地址和端口，查詢地址端口映射表，獲得需要轉(zhuǎn)換的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP地址和端口，用該網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP地址和端口替換首部信息中的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP地址和端口 ；
[0014](3c)按照網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報格式，分別計算網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報的數(shù)據(jù)部分校驗和與網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報首部校驗和；
[0015](4)判斷是否需要發(fā)往外網(wǎng):
[0016]根據(jù)步驟(3a)中保存的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報首部信息中的目的地址，判斷網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報是否需要發(fā)往外網(wǎng)，若是，則執(zhí)行步驟(5)，否則，執(zhí)行步驟(8)；
[0017](5)判斷是否需要加密:
[0018]根據(jù)步驟(3a)中保存的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報首部信息中的源地址，判斷網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報是否需要加密，若是，則執(zhí)行步驟(6)，否則，執(zhí)行步驟(10)；
[0019](6)判斷是否為數(shù)據(jù)包:
[0020]根據(jù)步驟(3a)中保存的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報首部信息中的協(xié)議部分，判斷網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報的數(shù)據(jù)部分，是否為傳輸控制協(xié)議TCP數(shù)據(jù)包或者用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP數(shù)據(jù)包，若是，執(zhí)行步驟(7)，否則，執(zhí)行步驟(10);
[0021](7)加密數(shù)據(jù)部分:
[0022](7a)獲取傳輸控制協(xié)議TCP數(shù)據(jù)包或者用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)部分，用存儲在量子通信終端的端到端密鑰中的發(fā)送密鑰進行加密，按照網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報格式，計算加密后傳輸控制協(xié)議TCP數(shù)據(jù)包或者用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP數(shù)據(jù)包的校驗和，獲得加密后的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報的數(shù)據(jù)部分；
[0023](7b)按照網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報格式，填充網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報首部的選項字段；
[0024](7c)按照網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報格式，修改網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報首部長度和總長度，并計算網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報首部校驗和；
[0025](7d)按照網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報的格式，將首部信息和加密后的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報的數(shù)據(jù)部分，封裝成網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報，執(zhí)行步驟(10)；
[0026](8)判斷是否需要解密:
[0027]根據(jù)步驟(3a)中保存的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報首部選項字段，判斷網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報是否需要解密，若是，則執(zhí)行步驟(9)，否則，執(zhí)行步驟(10)；
[0028](9)解密數(shù)據(jù)部分:
[0029](9a)根據(jù)步驟(3a)中保存的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報的源地址和首部選項字段中的密鑰起始位置和片偏移，從量子通信終端中取出端到端密鑰中的接收密鑰，對網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報的傳輸控制協(xié)議TCP數(shù)據(jù)包或者用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)部分，用端到端密鑰的接收密鑰進行解密，按照網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報格式，計算解密后傳輸控制協(xié)議TCP或用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP數(shù)據(jù)包的校驗和，獲得解密后的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報的數(shù)據(jù)部分；
[0030](9b)刪除網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報的選項字段，按照網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報格式，修改網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報首部長度和總長度并計算網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報首部校驗和；
[0031](9c)按照網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報的格式，將首部信息和解密后的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報的數(shù)據(jù)部分封裝成網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報，執(zhí)行步驟(10)；
[0032](10)轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報:
[0033]根據(jù)網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報的目的地址，轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報。
[0034]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點:
[0035]第一、由于本發(fā)明在量子通信網(wǎng)絡(luò)配置上，將量子通信終端設(shè)置為局域網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)，通過修改網(wǎng)絡(luò)地址端口轉(zhuǎn)換協(xié)議NAT可以對各種應(yīng)用的數(shù)據(jù)進行加密和解密處理，克服了現(xiàn)有技術(shù)在各種應(yīng)用中利用密鑰對數(shù)據(jù)加密后，需要對各種協(xié)議有詳細的了解，才能按照報協(xié)議封裝要求封裝數(shù)據(jù)的不足，使得本發(fā)明簡化了數(shù)據(jù)的封裝，縮短了各種應(yīng)用接入量子通信網(wǎng)絡(luò)的研發(fā)周期。
[0036]第二、由于本發(fā)明在修改網(wǎng)絡(luò)地址端口轉(zhuǎn)換協(xié)議NAT中，采用區(qū)分網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報源地址的方法，克服了現(xiàn)有技術(shù)在通信終端對接收到的所有數(shù)據(jù)進行加密處理的不足，使得本發(fā)明能夠區(qū)分接收到的數(shù)據(jù)屬于量子應(yīng)用終端業(yè)務(wù)還是經(jīng)典應(yīng)用終端，實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)中量子保密通信和經(jīng)典通信的兼容。
[0037]第三、由于本發(fā)明在網(wǎng)絡(luò)配置中將將與量子通信終端相連接的路由器的內(nèi)網(wǎng)口和外網(wǎng)口的傳輸控制協(xié)議TCP報文數(shù)據(jù)部分最大分段大小MSS設(shè)置為1448字節(jié)，在修改網(wǎng)絡(luò)地址端口轉(zhuǎn)換協(xié)議NAT中，采用網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP首部的選項字段標識量子通信數(shù)據(jù)報和記錄加密所使用密鑰的起始位置的方法，克服了現(xiàn)有技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報加裝尾部信息后，使得網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報分組長度大于最大傳輸單元MTU而對數(shù)據(jù)包分片的不足，使得本發(fā)明避免了對網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報進行分片，提高的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的收發(fā)效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0038]圖1為本發(fā)明的流程圖；
[0039]圖2為本發(fā)明經(jīng)典應(yīng)用接入量子通信網(wǎng)絡(luò)的示意圖；
[0040]圖3為本發(fā)明網(wǎng)絡(luò)地址端口轉(zhuǎn)換協(xié)議的流程圖；
[0041]圖4為本發(fā)明量子通信終端收到的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報格式示意圖。
【具體實施方式】
[0042]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的描述。
[0043]參照圖1，本發(fā)明實現(xiàn)的步驟如下:
[0044]步驟I，網(wǎng)絡(luò)配置。
[0045]在量子通信網(wǎng)絡(luò)配置上，將量子通信終端設(shè)置為局域網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)，將與量子通信終端相連的路由器內(nèi)網(wǎng)口和外網(wǎng)口的傳輸控制協(xié)議TCP報文數(shù)據(jù)部分的最大分段大小MSS設(shè)置為1448字節(jié)。
[0046]結(jié)合圖2對本發(fā)明經(jīng)典應(yīng)用接入量子通信網(wǎng)絡(luò)進行說明:圖2中，虛線表示經(jīng)典信道，實線表示量子信道。量子通信終端配備兩塊網(wǎng)卡，設(shè)為計算機局域網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)。通過量子密鑰分發(fā)和密鑰使用策略，最終會在量子通信終端之間形成端到端密鑰。各種經(jīng)典應(yīng)用通過經(jīng)典交換機和量子通信終端相連接，如果其數(shù)據(jù)要進行量子加密傳輸，則將其網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP地址設(shè)置為量子通信終端的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP地址范圍內(nèi)。將與量子通信終端相連接的路由器的內(nèi)網(wǎng)口和外網(wǎng)口的傳輸控制協(xié)議TCP最大分段大小MSS設(shè)置為1448字節(jié)，這樣對于基于傳輸控制協(xié)議TCP的應(yīng)用，其發(fā)送的數(shù)據(jù)的最大長度為1448字節(jié)，加上傳輸控制協(xié)議TCP首部20字節(jié)和網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP首部20字節(jié)后，IP數(shù)據(jù)報長度為1488字節(jié)。
[0047]步驟2，量子通信終端接收應(yīng)用終端傳送的經(jīng)典應(yīng)用數(shù)據(jù)。
[0048]本發(fā)明的實例中經(jīng)典應(yīng)用數(shù)據(jù)包括IP電話、網(wǎng)絡(luò)攝像機和網(wǎng)絡(luò)傳真機發(fā)送的音頻數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)和文本數(shù)據(jù)。
[0049]由于第一步里對最大分段大小的設(shè)置，對于基于傳輸控制協(xié)議TCP的應(yīng)用，在三次握手階段協(xié)商出的最大分段大小會小于或等于1448字節(jié)，而用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP沒有此過程，所以對其發(fā)送分組的大小做了限制，數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP的數(shù)據(jù)長度小于1460，則加上數(shù)據(jù)報協(xié)議Μ)Ρ首部8字節(jié)和IP首部20字節(jié)后，IP數(shù)據(jù)報長度為1488字節(jié)。如果發(fā)送的數(shù)據(jù)大于最大傳輸單元MTU，則發(fā)送端的IP層會對此分組進行分片處理，則在網(wǎng)關(guān)處得不到用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP的頭部信息，并且分組在外網(wǎng)的傳輸過程中可能再次被分片，以至于不能正確解密。由于量子通信終端是計算機局域網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)，所以各種數(shù)據(jù)包都會到達量子通信終端。
[0050]步驟3，地址轉(zhuǎn)換。
[0051]利用網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換協(xié)議NAT，解析數(shù)據(jù)鏈路層傳遞的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報，獲得網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報首部信息與數(shù)據(jù)部分，并進行保存。
[0052]根據(jù)獲得的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報首部信息中的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報的目的地址和端口，查詢地址端口映射表，獲得需要轉(zhuǎn)換的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP地址和端口，用該網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP地址和端口替換首部信息中的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP地址和端口。
[0053]按照網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報格式，分別計算網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報的數(shù)據(jù)部分校驗和與網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報首部校驗和。
[0054]結(jié)合圖3對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)地址端口轉(zhuǎn)換協(xié)議NAT進行說明:圖3中，當網(wǎng)關(guān)收到數(shù)據(jù)包以后，首先根據(jù)網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP的源地址和目的地址判斷是發(fā)給內(nèi)網(wǎng)的數(shù)據(jù)還是發(fā)給外網(wǎng)的數(shù)據(jù)。如果發(fā)往外網(wǎng)，則根據(jù)網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP的源地址、源端口、目的地址和目的端口判斷是否已經(jīng)為此次會話建立了網(wǎng)絡(luò)地址映射，如果沒有建立，則將內(nèi)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP地址(源地址)、內(nèi)網(wǎng)端口號(源端口號)、外網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP地址(目的地址)、外網(wǎng)端口號(目的端口號)和網(wǎng)關(guān)分給此次會話的端口號加入地址映射列表。查詢地址映射列表，如下表，將網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP的源地址填寫為網(wǎng)關(guān)的公有網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP地址，源端口號填寫為分配的端口。如果是發(fā)往內(nèi)網(wǎng)的數(shù)據(jù)，則根據(jù)地址映射列表，將目的IP地址填寫為內(nèi)網(wǎng)的IP地址，目的端口填寫為內(nèi)網(wǎng)IP對應(yīng)的端口。這樣就完成了網(wǎng)絡(luò)地址端口轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包就可以了。
[0055]
【權(quán)利要求】
1.一種經(jīng)典應(yīng)用接入量子通信網(wǎng)絡(luò)的方法， 包括步驟如下: (1)網(wǎng)絡(luò)配置: 在量子通信網(wǎng)絡(luò)配置上，將量子通信終端設(shè)置為局域網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)，將與量子通信終端相連的路由器內(nèi)網(wǎng)口和外網(wǎng)口的傳輸控制協(xié)議TCP報文數(shù)據(jù)部分的最大分段大小MSS設(shè)置為1448字節(jié)； (2)量子通信終端接收用戶傳送的經(jīng)典應(yīng)用數(shù)據(jù)； (3)地址轉(zhuǎn)換: (3a)利用網(wǎng)絡(luò)地址端口轉(zhuǎn)換協(xié)議NAT，解析數(shù)據(jù)鏈路層傳遞的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報，獲得網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報首部信息與數(shù)據(jù)部分，并保存首部信息與數(shù)據(jù)部分； (3b)根據(jù)獲得的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報首部信息中的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報的目的地址和端口，查詢地址端口映射表，獲得需要轉(zhuǎn)換的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP地址和端口，用該網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP地址和端口替換首部信息中的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP地址和端口 ； (3c)按照網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報格式，分別計算網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報的數(shù)據(jù)部分校驗和與網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報首部校驗和； (4)判斷是否需要發(fā)往外網(wǎng): 根據(jù)步驟(3a)中保存的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報首部信息中的目的地址，判斷網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報是否需要發(fā)往外網(wǎng)，若是，則執(zhí)行步驟(5)，否則，執(zhí)行步驟(8)； (5)判斷是否需要加密: 根據(jù)步驟(3a)中保存的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報首部信息中的源地址，判斷網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報是否需要加密，若是，則執(zhí)行步驟(6)，否則，執(zhí)行步驟(10); (6)判斷是否為數(shù)據(jù)包: 根據(jù)步驟(3a)中保存的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報首部信息中的協(xié)議部分，判斷網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報的數(shù)據(jù)部分，是否為傳輸控制協(xié)議TCP數(shù)據(jù)包或者用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP數(shù)據(jù)包，若是，執(zhí)行步驟(7)，否則，執(zhí)行步驟(10); (7)加密數(shù)據(jù)部分: (7a)獲取傳輸控制協(xié)議TCP數(shù)據(jù)包或者用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)部分，用存儲在量子通信終端的端到端密鑰中的發(fā)送密鑰進行加密，按照網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報格式，計算加密后傳輸控制協(xié)議TCP數(shù)據(jù)包或者用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP數(shù)據(jù)包的校驗和，獲得加密后的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報的數(shù)據(jù)部分； (7b)按照網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報格式，填充網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報首部的選項字段； (7c)按照網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報格式，修改網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報首部長度和總長度，并計算網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報首部校驗和； (7d)按照網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報的格式，將首部信息和加密后的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報的數(shù)據(jù)部分封裝成網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報，執(zhí)行步驟(10)； (8)判斷是否需要解密: 根據(jù)步驟(3a)中保存的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報首部選項字段，判斷網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報是否需要解密，若是，則執(zhí)行步驟(9)，否則，執(zhí)行步驟(10)； (9)解密數(shù)據(jù)部分: (9a)根據(jù)步驟(3a)中保存的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報的源地址和首部選項字段中的密鑰起始位置和片偏移，從量子通信終端中取出端到端密鑰中的接收密鑰，對網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報的傳輸控制協(xié)議TCP數(shù)據(jù)包或者用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)部分，用端到端密鑰的接收密鑰進行解密，按照網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報格式，計算解密后傳輸控制協(xié)議TCP或者用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP數(shù)據(jù)包的校驗和，獲得解密后的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報的數(shù)據(jù)部分； (9b)刪除網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報的選項字段，按照網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報格式，修改網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報首部長度和總長度，計算網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報首部校驗和； (9c)按照網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報的格式，將首部信息和解密后的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報的數(shù)據(jù)部分封裝成網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報，執(zhí)行步驟(10)； (10)轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報: 根據(jù)網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報的目的地址，轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的經(jīng)典應(yīng)用接入量子通信網(wǎng)絡(luò)的方法，其特征在于，步驟(2)中所述的經(jīng)典應(yīng)用數(shù)據(jù)包括IP電話、網(wǎng)絡(luò)攝像機和網(wǎng)絡(luò)傳真機發(fā)送的音頻數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)和文本數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的經(jīng)典應(yīng)用接入量子通信網(wǎng)絡(luò)的方法，其特征在于，步驟(5)中所述的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報首部信息中的源地址，屬于量子應(yīng)用終端地址或?qū)儆诮?jīng)典應(yīng)用終端地址，量子應(yīng)用終端用于量子保密通信，經(jīng)典應(yīng)用終端用于經(jīng)典通信。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的經(jīng)典應(yīng)用接入量子通信網(wǎng)絡(luò)的方法，其特征在于，步驟(7a)、步驟(9a)中所述的量子通信終端的端到端密鑰是指，經(jīng)過量子密鑰分發(fā)協(xié)商出無條件安全的隨機數(shù)串，將該隨機數(shù)串分為端到端接收密鑰和端到端發(fā)送密鑰。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的經(jīng)典應(yīng)用接入量子通信網(wǎng)絡(luò)的方法，其特征在于，步驟(7b)中所述的填充網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報首部的選項字段是指，將網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP數(shù)據(jù)報首部選項字段第I個字節(jié)填充整數(shù)22，將第2-4個字節(jié)填充用于加密數(shù)據(jù)部分的量子密鑰的起始位置。
【文檔編號】H04L29/06GK103905180SQ201410161011
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年4月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月21日
【發(fā)明者】權(quán)東曉, 朱暢華, 王軒, 易運暉, 趙楠, 何先燈, 陳南, 裴昌幸 申請人:西安電子科技大學