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面向5G网络的量子加密在

智慧城市中的应用

技术，其在信息交互中未全面考量到无线通信的基本

1无线网络安全分析

特性，比如在连接建立时的身份认证、传输通道的数

1.1无线网络安全现状分析据加密、密集网络的密钥管控等方面缺乏有效的安全

随着智慧城市的快速发展，相关的信息化技术也管理。

在不断更新迭代，5G相关产业正在快速落地，基于5G1.1.1开放特性安全

网络的智慧城市应用对安全防护技术提出了更高的相较于有线网络，无线通信运用开放性信道，便

要求。传统网络的数据安全机制一般采用对称加密于数据交互的同时也带来了不安全的可能性，导致通

——————————信信道上的信令与内容易被窃听、被更改、被假冒。

基金项目：国家重点研发计划（2019YFB2103200）其次，终端侧与无线网络间无物理连接，设备接入随

收稿日期：2022-03-25机性高，容易产生欺骗问题。虽然有线网络也存在被

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窃听的隐患，但对于无线网络，黑客通过特定的无线易受到黑客攻击。此外，无线网络会涉及第三方网络

通信设备更容易窃听，而且不容易被发现。的开放共享，比如银政数据、政企数据等。若对第三

1.1.2数据传输安全方网络开放一定的权限，面临的安全威胁、信任问题

在无线网络中，当终端侧海量设备建立连接后，也会更加复杂。

将产生大量的数据传输与交互，均存在安全隐患。数1.2量子必威体育官网网址通信技术在无线网络中的优势和局限

据交互涵盖2个方面，一是核心网侧信令及数据的交量子必威体育官网网址通信技术是在量子通信理论的基础上

互，二是接入网侧信令及数据的交互。对于这2个方发展起来的，是一种利用量子叠加态和纠缠效应进行

面的数据交互，黑客都可以开展各种类型的攻击，并信息传递的新型通信方式，具有无法被窃听和无法被

从中获利。计算破解的无条件安全性保证，是保障网络信息安全

1.1.3终端接入安全的有效手段。

无线网络根据业务需求接入一定数量的移动终在无线网络中，量子通信技术结合了无线通信领

端设备，覆盖范围较大，难以全方位地进行安全管理，域的实际需求，实现了分区分域工作、内外网分离的

存在接入侧的安全问题。如果不法分子通过移动终通信，而且量子技术不会对现有网络拓扑造成影响，

端设备对无线网络链路进行攻击，或者在设备上植入可以做到无缝对接，透明加密，满足了成本、性能、可

病毒、木马等，将对整个数据链路和业务系统造成影靠性等各方面的综合要求。在智慧城市的各个应用

响。场景中，原有的安全防护措施都可与量子密钥分配技

1.1.4敏感数据安全术紧密结合，进而提高业务系统的安全性，如视频会

在无线网络中，业务系统服务众多，而一些敏感议、集群对讲、无人机巡检等的数据传输场景。图1给

的用户隐私数据和关键业务数据在无线信道传输中出了量子必威体育官网网址通信流程示意。

第1步：量子密钥分发

利用信息载体（例如光子等粒子）的量子特性，以不同量子态替

量