淺析網絡安全維護與量子通信技術的結合

楊基慧

摘要：本文詳細介紹量子通信技術的主要特征與影響網絡安全的要素，在將量子通信技術與網絡安全維護進行高效結合后，提出四種運用方式，如采用量子密碼技術、運用數據加密技術、設立網絡維護軟件及科學使用身份識別法等，從而提升網絡安全維護水平。

關鍵詞：網絡安全維護;量子通信技術;結合;量子密鑰

中圖分類號：TP3? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）07-0048-02

隨著科學技術的快速發展，網絡安全維護已變得愈發重要，工作人員將當前先進的量子通信技術與網絡安全維護巧妙結合后，不僅改善了網絡維護水準，還提升了安全維護的技術含量，使計算機網絡的運行更為穩健。

1量子通信技術的特征

量子通信技術包含在信息技術中，該通信技術的信息交互方式主要以量子態作為信息載體，實現地區間的信息互通，借助量子密鑰實現安全保障，是現階段唯一被驗證為絕對安全的通信方式，可有效解決通訊安全問題。該技術包含三種特征：第一，量子通信技術能保證信息傳輸安全，借助該項技術可高效實現QKD，通過量子狀態的物理特性，如不可復制、不可分割與測不準等來保障其安全性。由于QKD會提供對稱密鑰，在借助現代密碼算法后獲取密碼本，并將信息機密性的特質發揮出來。第二，量子通信技術還可傳輸量子態，即實現量子的隱形傳輸，由于其量子態的傳遞較為高效，傳統通信技術難以將其替代，運用該項能力可在未來實現量子傳感器或量子計算。第三，采用量子通信技術還能切實改善信道容量，在處理相關信息時可采用量子疊加法，并設計出全新的編碼方式，突破了信道容量的極限。當前在研究量子信道容量的過程中已存有諸多理論證明，如量子超密集編碼等，繼而增加該技術的實用化，使其更為徹底的執行。量子通信技術還存有較多能力，其能力來源主要為量子態式的信息載體，會給量子信息處理與通信渠道帶去較大便利[1]。

從技術性能角度來看，量子通信技術具有一定局限性：第一，必須通過點對點的方式完成信息傳遞，嚴重阻礙了通信靈活與機動，同時受到星地通訊限制，需與接受者具有一定聯系方可實現信號連接，這就導致量子通信技術僅適用于固定地區間的通訊交流，對于靈活多變的通訊方式并適用;第二，對于使用環境具有較高要求，量子通信技術主要采用單光子形式傳輸數據，易受到天氣影響導致通信效果不佳，例如陰雨天氣、霧霾天氣等，塵埃微粒與背景光源能夠直接影響信息傳播;第三，量子通信技術憑借量子密鑰實現了安全保障，但其主要傳輸方式為單光子，無法實現遠距離間的量子信息通信，現階段隨著量子通信技術不斷發展，逐漸實現了距離保障，據數據統計，可實現100km的超遠距離通訊對接，但同時光子損耗加大，無法實現規?；h距離傳輸。

2影響網絡安全的要素

網絡安全主要指系統數據與軟件遭到損毀，在資源共享環境下，信息泄露成為主要網絡威脅，在早期網絡安全問題主要產生于高端網絡人才通過某些行為展現自身技術實力，在隨之導致信息數據的泄露，造成不可挽回的損失，在信息網絡化時代，網絡安全關乎社會每一個人，在網絡博弈中，用戶信息數據成為網絡安全的重要表現形式。

經實際分析可知，影響網絡安全的要素較多，但總體而言可分為三大類，其一，若網絡系統內的數據庫系統出現缺陷，其會嚴重影響網絡安全。由于數據庫的管理理念帶有極強的分層管理，當數據庫發生泄漏時用戶的瀏覽信息也會隨之暴露，網絡內儲存或瀏覽的所有信息借助用戶的賬號與密碼而出現泄漏，對用戶的隱私與財產安全造成較大威脅，這種情況主要發生在賬號登錄與瀏覽過程中，在竊取用戶信息的同時實現了瀏覽記錄泄露，造成較大的用戶隱私泄露隱患。其二，網絡本身也并不安全，具體來說，由于用戶可在網絡系統內自由的發布與獲取相關信息，會遭遇多方面網絡威脅，比如，部分用戶會遇到網絡協議攻擊，其襲擊的對象主要為網絡硬件或傳輸線等，而關鍵性的不安全要素屬協議，協議的主要形式為NFS、TCP、IP與FTP等，當協議存有漏洞時網絡入侵者可依照不同形態的漏洞來搜索相關用戶名，并利用機器密碼中的口令來攻擊互聯網中的防火墻，此類安全威脅主要為技術性威脅，借助漏洞進行數據捕捉，繼而實現信息泄露，影響網絡安全。其三，在計算機的操作系統中可能也存有不安全要素，操作系統屬電腦重要的支撐軟件，只有該系統的環境正常其內部各個程序才會運行，若其存有安全隱患，利用用戶口令網絡入侵者可操作該電腦中的所有系統，各個程序內的用戶信息也會被提取與掌握。當網絡系統掌管內存時其CPU呈現出現漏洞，借助此類漏洞可讓計算機或服務器癱瘓。當系統的安裝、上傳、下載文件等程序存有漏洞，在用戶進行使用時網絡入侵者可掌握該用戶的上傳、下載與安裝信息，并全程監視文件的傳輸過程。此外，系統在進行維護的過程中還存有調用功能，若其產生后門或漏洞問題，在被網絡侵入者掌握后其計算機程序存在崩潰風險。

3量子通信技術在網絡安全維護中的運用

3.1 量子密碼技術

量子密碼技術具有高度信息安全性，就現有物理學知識而言，無法做到無量子密鑰而強制破獲密碼，由此不難看出，若信息接收者不具備相應的量子密鑰，則其始終無法獲取內容與信息，能夠實現高強度網絡通信保護。基于量子通信技術的自身優勢，技術人員在進行網絡安全維護的過程中采用該項技術，可較好的保障網絡安全水平。通常來講，網絡管理期間常采用量子密碼技術，由于量子技術帶有較強的反竊聽功能，網絡竊聽者難以獲取更多有效信息，并會在量子信號中留下痕跡，管理人員可借助該痕跡尋找相關侵入者。在將網絡安全維護與量子密碼技術結合后，其可精準判斷出當前網絡是否存有信息泄露或竊取密碼信息等，增強密碼的安全性。由于密鑰分配的主要工作原理為偏振的變化，即無論在任何時間光子偏振的方向都會帶有隨機性，技術人員可在光子間設定偏振片。當偏振方向與光子偏振片的角度較小時利用濾光器可增加偏振概率，一般來講，當夾角在90°時其偏振概率為0;若夾角為0°，偏振概率是1;而當該角度為45°時偏振概率大約為0.5。借助公開渠道可獲取對方的旋轉方法，若沒能檢測到該方式可在信息系統中將光子標記為0;當檢測到可將其填寫成1，若二者能全部記錄則該序列即為密碼。針對入侵者的半路監聽，技術人員不僅要設置偏振片，還要適時改動偏振方向，使發送者與接收者的數列出現偏差，進而完成網絡數據的保護，維護網絡安全[2]。

隨著量子密碼技術的成熟，其被廣泛運用在國內外通訊與政務中，重要借助其安全性完成高質量安全防護，例如美國華盛頓的白宮以及五角大樓，借助量子密碼技術實現了專用網絡通信，并借助網絡技術連接附近軍事要地，構建全面化網絡防御系統，實現高度安全保障;國內借助量子密碼技術構建了蕪湖量子政務網，進一步推動了國內量子密碼技術與網絡安全的發展。

3.2 數據加密技術

在將量子通信技術與網絡維護融合后，可衍生出一種新型的數據加密技術，在進行加密的過程中技術人員可為網絡系統內部的硬件、光盤與壓縮包加密，主要借助電子密鑰實現密函與信息間的轉換，接收者需借助量子密鑰實現函數破解，將密函信息轉變為數據明文，是基于量子通信技術的信息特殊變換形式。隨著量子通訊技術與網絡安全的深度融合，逐漸形成了多元化安全維護方式，首先借助密文與明文間的轉換可實現圖像、數據的保護，甚至可實現語音文件數據加密，同時對著技術的不斷研發，進一步實現了網絡存儲、運算的數據保護，結合專用密鑰與公開密鑰等實現多重安全防護。

具體來說，在為硬件加密的過程中其加密工具在USB的并行口或接口處，通過對數據的整合與軟件的加密，可高效保護用戶的隱私與相關信息，保障了該用戶的知識產權與信息安全。而針對光盤的加密方式，此類工具可運用可視化方式對鏡像文件加以修改，借助科學的文件隱藏放大普通文件，將普通目錄設置成文件目錄，從而高效保障光盤內的機密文件與隱私信息。利用數據加密技術可使加密光盤的制作更為快捷、方便，且安全性高、簡單易學。在加密壓縮包期間，若用戶要傳輸大容量文件，大多會運用壓縮包形式，當前常用的兩種壓縮包為ZIP、RAR，此類壓縮包軟件可設置對應的解壓密碼，在解壓過程中觀看者需使用密碼才能看到該文件中的所有信息，因而在傳輸重要的信息時，為防止第三方竊取可采用解密壓縮包的方式來保護信息安全[3]。

3.3 設置網絡維護軟件

借用量子通信技術的諸多優勢，技術人員可設置與其相關的網絡維護軟件，通過軟件形式展開系統化網絡安全防護，在實際網絡維護軟件運用中，可突出量子通信技術優勢，實現高效數據控制，比如，需加強量子學的學習，掌握QKD的含義、結構與基本功能，利用遠距離的QKD光纖網絡解決當前的網絡維護問題。與此同時，當前國家相關部門的管理人員也依照QKD特性制定了多重國際標準，如QoS保障要求與通用要求、商業模型、密鑰管理、QKD網絡的安全要求與功能要求等。此外，利用網絡維護軟件還能開展服務器的保護，當某局域網絡內進行信息的傳輸與儲存時其安全性極為重要。技術人員借用相關軟件可增強服務器的安全性，并主要控制局域網內的資源、用戶信息等。

除此之外，借助網絡維護軟件能夠實現不同領域內的安全保障，例如：Visualis、Dashboard軟件能夠運用網絡情況定期提供安全報告，可結合主要流量方向以及地址實現網絡拓撲定位與檢測，主要運用在電信行業、政府與交通、金融行業，借助網絡維護軟件實現精細化端口控制以及數據管理，但同時具備一定缺陷，無法對于空置與過載網絡實現監管，需結合量子通信技術進一步優化，或借助不同軟件實現多重防護。

3.4 合理使用身份識別法

若想查看網絡系統是否安全，技術人員需定期查看個人身份是否能正常識別，當其在識別時模糊或不能識別時，該網絡系統的安全性就會產生較大隱患。比如，在銀行ATM柜臺前該機械若能正常識別持卡者的賬號，其現款將會被發放出來，反之亦然。隨著科學技術的快速發展，在量子通信與網絡維護有效結合后，身份識別法被應用到了更多領域，如人員的出入境、互聯網的使用與訪問、安全地帶的放行與出入等。傳統的身份識別的方式其傳輸速率較慢、準確率較低，且代價較高，而在融入量子通信技術后其識別技術更為精準，也提升了信息的傳輸速度，能隱蔽的保護用戶身份。此外，當前在運用身份識別技術的基礎上還衍生出了人臉識別，其識別效果更佳，由于每個人的面部特征不同，其對于個人信息的保護有著更為重要的意義。此外，在采用人臉識別的同時用戶認可設置密碼，加強個人信息安全、維護網絡的正常運行。

4總結

綜上所述，經過人們對量子通信技術的了解逐漸加深，依照該技術特性在將其與網絡安全維護相結合后，網絡維護的水平也逐漸提升，切實保障了個人信息與網絡系統的安全。

參考文獻：

[1] 高鵬，周華旭，于國際，等.量子通信技術與當前應用分析[J].電子設計工程，2020，28（16）：115-118，123.

[2] 董怡雯.量子通信技術現狀與應用前景分析[J].通訊世界，2020，27（6）：73-74.

[3] 黃志洵.試評量子通信技術的發展及安全性問題[J].中國傳媒大學學報（自然科學版），2018，25（6）：1-13.

【通聯編輯：張薇】