论文摘要
自1984年Bennett和Brassard提出第一个量子密钥分配协议(即BB84协议)以来,量子通信正在以其独特的魅力吸引着越来越多的人投入到这个领域的研究中。目前量子通信方面的研究主要集中在如何完善密钥分发协议,如何提高量子通信的距离,怎样得到高品质光源,而在量子通信网络(QCN, Quantum Communication Network)方面的研究还处于初步探试的阶段。但随着量子通信技术的发展,点到点的量子通信必然要发展到多个用户的量子通信网络,因此研究和实现量子交换技术是非常地必要的。论文在研究量子通信基本原理以及控制面和传输面相分离的量子通信网络模型的基础上,设计了基于该网络模型的量子交换机架构,并详细讲述了该量子交换机关键部件的设计及其功能的实现。该量子交换机架构主要由两个模块组成,光交叉连接模块以及交换控制模块。论文首先阐述如何采用光开关设计并实现光交叉连接模块及其驱动电路;其次设计了基于网络处理器IXP425和嵌入式linux操作系统的量子交换机交换控制模块的实现方案,并实现了交换控制模块和光交叉连接模块之间的通信;之后在量子交换机交换控制模块上建立了静态以及RIP路由,并组网对路由结果进行测试,进而搭建了量子交换机平台;最后用比较弱的光源对该量子交换机平台进行了测试,结果表明该量子交换机具备了量子通信网络中结点的功能,能够成功实现控制层以及传输层的功能。
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摘要Abstract第一章 绪论1.1 量子通信及国内外研究状况1.2 研究的意义1.3 研究的内容及章节安排第二章 量子交换机整体方案的设计2.1 量子通信基本过程2.1.1 BB84 协议的物理基础2.1.2 BB84 协议系统框图2.1.3 BB84 协议的通信原理2.2 QCN 方案2.3 量子交换机方案的设计2.3.1 量子交换机结构框图2.3.2 量子交换机实现框图第三章 光交叉连接模块及其驱动电路的设计与实现3.1 机械式光开关的工作原理3.2 2*2 全通光网络的搭建3.3 光交叉连接模块驱动电路设计及实现3.3.1 整体方案3.3.2 交换控制模块与单片机之间指令传递的实现3.3.3 光交叉连接模块驱动的硬件电路设计3.3.4 光交叉连接模块驱动的软件设计第四章 交换控制模块方案设计4.1 交换控制模块功能及实现方案4.2 交换控制模块硬件开发平台4.2.1 网络处理器IXP425 介绍4.2.2 IXDP425 开发板介绍4.3 交换控制模块软件平台4.3.1 嵌入式linux 的优点4.3.2 交换控制模块启动流程4.3.3 RedBoot 的启动及系统的基本配置4.3.4 文件系统及应用程序的启动脚本4.3.5 交叉编译环境的建立4.4 小结第五章 交换控制模块路由的设计及实现5.1 数据包在系统内核中的流向5.2 静态路由的配置及测试结果5.2.1 路由表介绍5.2.2 静态路由的配置5.2.3 静态路由的使用5.2.4 静态路由测试及结果分析5.2.4.1 NetPIPE 简介5.2.4.2 测量网络平台的建立5.2.4.3 测量结果及其分析5.3 动态路由的建立及测试结果5.3.1 RIP 路由协议原理5.3.1.1 矢量距离算法5.3.1.2 RIP 的工作原理5.3.1.3 RIP 报文的格式5.3.1.4 RIP 协议的运行5.3.2 RIP 路由协议的实现5.3.3 RIP 路由的测试及结果分析第六章 总结6.1 量子交换机平台测试及结果6.2 论文工作总结致谢参考文献研究成果
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