近日，中國(guó)電信上海公司（以下簡(jiǎn)稱上海電信）攜手民航華東空管局，聯(lián)合中電量子集團(tuán)、中國(guó)電信安徽公司等多方力量，在上海與安徽兩地率先開(kāi)通“首例基于空管大數(shù)據(jù)的GNSS信號(hào)智能監(jiān)測(cè)與分析平臺(tái)應(yīng)用的量子OTN加密專線”——這是全國(guó)首例空管自研系統(tǒng)與量子OTN技術(shù)深度融合的標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品行業(yè)案例。

“這個(gè)項(xiàng)目的成功落地，不僅驗(yàn)證了量子密鑰技術(shù)在增強(qiáng)通信鏈路安全性、實(shí)時(shí)性、高效性上的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，更意味著形成了端到端、可復(fù)制、可擴(kuò)展的首例行業(yè)應(yīng)用案例，為交通、金融、政務(wù)、國(guó)計(jì)民生等關(guān)鍵行業(yè)提供了一條通往‘后量子時(shí)代’既快又安全的通路。”上海電信量子標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品經(jīng)理侯敏表示。

安全可靠“量子筑網(wǎng)”

這項(xiàng)技術(shù)的首次應(yīng)用落地，正是源自信息高安全、高可靠傳輸?shù)男袠I(yè)需求。

在民用航空運(yùn)輸業(yè)，全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)GNSS信號(hào)干擾呈現(xiàn)高頻化、復(fù)雜化發(fā)展趨勢(shì)，衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)一旦受到干擾、壓制或欺騙，可能導(dǎo)致空中飛行的航空器飛行軌跡偏離、導(dǎo)航失準(zhǔn)、虛假近地告警，給民用航空飛行帶來(lái)巨大風(fēng)險(xiǎn)。為此，民航華東空管局正在構(gòu)建GNSS干擾監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)“可疑干擾源”進(jìn)行實(shí)時(shí)追蹤、定位和排查，通過(guò)將不同區(qū)域不同高度的航空器信息、航路航線信息、干擾源信息進(jìn)行傳遞、融合、建模，對(duì)衛(wèi)星導(dǎo)航信息的干擾源進(jìn)行定位和信息分發(fā)，支撐民航空管單位、無(wú)線電管理部門(mén)協(xié)同高效排查，有力地保障了航空器飛行安全。

“此次開(kāi)通的量子OTN加密專線融合了QKD技術(shù)，可將上海和合肥之間不同類型的數(shù)據(jù)安全匯聚及高效分發(fā)。這一機(jī)制不僅實(shí)現(xiàn)了跨區(qū)域空域協(xié)同，還首次在數(shù)據(jù)鏈路中全程應(yīng)用量子加密技術(shù)，確保監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)不被攔截、篡改或?yàn)E用。”上海電信量子產(chǎn)品能力技術(shù)經(jīng)理蔡敏介紹，隨著系統(tǒng)的逐步成熟，將幫助民航空管更精準(zhǔn)地管理空域安全，相當(dāng)于給天空裝上“防干擾警報(bào)器”。

“這套方案另一大亮點(diǎn)是帶寬零損耗，加解密時(shí)延小于1微秒，不會(huì)對(duì)端到端的應(yīng)用造成影響。”蔡敏解釋，“OTN加密是在傳統(tǒng)端到端傳輸過(guò)程中，增加了一個(gè)向量子密鑰池領(lǐng)取量子密鑰的步驟，相當(dāng)于把‘鑰匙庫(kù)’交給更安全的量子系統(tǒng)管理，從源頭提升安全性，實(shí)現(xiàn)了量子加密與OTN網(wǎng)絡(luò)的無(wú)損融合，兼顧了效益和安全”。

目前，量子OTN加密方案支持多種密碼獲取方式，既可統(tǒng)一接入中電信量子的集約化密碼資源池，也可就近接入分布式密碼資源池（一網(wǎng)一池），支持域內(nèi)及跨域密鑰獲取，極大方便了不同區(qū)域用戶的高效接入。

本次項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了用戶“零感知、快接入”的使用模式，體現(xiàn)了“隱性技術(shù)、顯性價(jià)值”的商業(yè)模式，為長(zhǎng)三角區(qū)域一體化安全通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)提供了示范樣板。

頂級(jí)網(wǎng)絡(luò)“無(wú)縫筑盾”

近10年來(lái)，光纖通信以其高速度、大容量和低損耗的特點(diǎn)逐漸成為現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)的骨干，廣泛應(yīng)用于互聯(lián)網(wǎng)、電信和數(shù)據(jù)中心之間的數(shù)據(jù)傳輸。然而，隨著光攻擊技術(shù)的曝光，這種通信方式暴露出新的脆弱性。

為應(yīng)對(duì)這一威脅，近年來(lái)，全球科研人員致力于開(kāi)發(fā)光纖通信的加密技術(shù)和物理層安全方案，亟須在光纖層面構(gòu)建起更強(qiáng)大的防御壁壘。基于量子密鑰分發(fā)（QKD）的量子保密通信技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，成為當(dāng)前從科研化轉(zhuǎn)為工程化走在最前列的量子信息技術(shù)。

量子通信具備“可檢測(cè)竊聽(tīng)、不可克隆復(fù)制”的天然優(yōu)勢(shì)，其基本原理是通過(guò)量子態(tài)（通常為光子的偏振態(tài)或光子數(shù)態(tài)）傳輸密鑰信息，發(fā)送方和接收方通過(guò)交換量子態(tài)并利用量子力學(xué)的性質(zhì)檢測(cè)是否存在竊聽(tīng)，一旦發(fā)現(xiàn)有第三方試圖獲取信息，雙方會(huì)立即察覺(jué)并廢棄該部分密鑰。最終，雙方共享一個(gè)絕對(duì)安全的密鑰，用于加密和解密后續(xù)的通信內(nèi)容。這種物理層面的特性為通信提供了無(wú)縫的安全性，確保敏感數(shù)據(jù)在傳輸中不被篡改或竊聽(tīng)，可為交通、金融、政府、醫(yī)療等對(duì)通信安全要求高的領(lǐng)域提供應(yīng)用支撐。

作為“量子國(guó)家隊(duì)”，經(jīng)過(guò)幾年建設(shè)，中電信量子集團(tuán)建成了全球首個(gè)“天地一體”的量子安全基礎(chǔ)設(shè)施，目前已在合肥、上海、北京、廣州等16個(gè)重點(diǎn)城市建設(shè)量子城域網(wǎng)，初步提供全國(guó)縱橫相連、跨域互通的服務(wù)能力，構(gòu)建全球領(lǐng)先的量子安全能力底座。同時(shí)，上海擁有基于單光子技術(shù)的QKD量子密鑰分發(fā)城域網(wǎng)（以下簡(jiǎn)稱量子城域網(wǎng)）和量子密碼資源池，是量子密碼安全服務(wù)的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施。作為智云上海的重要組成部分，量子城域網(wǎng)與現(xiàn)有通信基礎(chǔ)設(shè)施的融合，正持續(xù)破解行業(yè)跨代發(fā)展的難題。

全棧國(guó)產(chǎn)“領(lǐng)軍筑基”

隨著數(shù)字中國(guó)建設(shè)的深入推進(jìn)，安全可靠的通信基礎(chǔ)設(shè)施已成為數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵支撐。對(duì)一些關(guān)鍵行業(yè)而言，除了通過(guò)QKD實(shí)現(xiàn)信息的“軟性安全”，設(shè)備的“硬性安全”也非常重要。

據(jù)了解，該方案采用國(guó)產(chǎn)芯片加速與國(guó)密加密算法，實(shí)現(xiàn)從硬件設(shè)備到加密協(xié)議的全鏈條自主可控，在保障數(shù)據(jù)“運(yùn)、存、算”協(xié)同作業(yè)效率的同時(shí)，確保關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施的安全性與可靠性，可為交通、金融、政務(wù)、能源等敏感領(lǐng)域提供“中國(guó)方案”。

例如，在智算中心互聯(lián)方面，為全國(guó)各智算中心提供微秒級(jí)超低時(shí)延、超高帶寬的“量子+國(guó)密”安全互聯(lián)通道，構(gòu)建全國(guó)一體化算力網(wǎng)絡(luò)“量子高鐵”；在云間互聯(lián)方面，面向金融行業(yè)證券交易、銀行清算等場(chǎng)景，為跨地域數(shù)據(jù)中心災(zāi)備、云資源調(diào)度提供高可靠的量子加密專線服務(wù)；在能源領(lǐng)域，可支撐石油化工企業(yè)跨區(qū)域生產(chǎn)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)加密傳輸，助力構(gòu)建安全可信的智慧能源網(wǎng)絡(luò)；在政務(wù)領(lǐng)域，為政務(wù)云跨層級(jí)數(shù)據(jù)共享、應(yīng)急防控?cái)?shù)據(jù)實(shí)時(shí)互通等場(chǎng)景提供端到端量子加密鏈路，確保民生數(shù)據(jù)、政策文件等敏感信息在傳輸過(guò)程中“零泄露”；在金融科技領(lǐng)域，支撐實(shí)時(shí)交易清算、區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)通信等高敏感業(yè)務(wù)。

未來(lái)，該技術(shù)還將延伸至車聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等新興領(lǐng)域，為自動(dòng)駕駛數(shù)據(jù)交互、智能制造設(shè)備遠(yuǎn)程控制等場(chǎng)景構(gòu)建安全防護(hù)屏障。

排版／ 季嘉穎

來(lái)源／《IT時(shí)報(bào)》公眾號(hào)vittimes