We present a layered and modular network architecture that combines Quantum Key Distribution (QKD) and Post-Quantum Cryptography (PQC) to provide scalable end-to-end security across long distance multi-hop, trusted-node quantum networks. To ensure interoperability and efficient practical deployment, hop-wise tunnels between physically secured nodes are protected by WireGuard with periodically rotated pre-shared keys sourced via the ETSI GS QKD 014 interface. On top, Rosenpass performs a PQC key exchange to establish an end-to-end data channel without modifying deployed QKD devices or network protocols. This dual-layer composition yields post-quantum forward secrecy and authenticity under practical assumptions. We implement the design using open-source components and validate and evaluate it in simulated and lab test-beds. Experiments show uninterrupted operation over multi-hop paths, low resource footprint and fail-safe mechanisms. We further discuss the design's compositional security, wherein the security of each individual component is preserved under their combination and outline migration paths for operators integrating QKD-aware overlays in existing infrastructures.


翻译:我们提出了一种分层模块化网络架构,该架构结合了量子密钥分发(QKD)和后量子密码学(PQC),以在长距离多跳、可信节点量子网络上提供可扩展的端到端安全性。为确保互操作性和高效的实际部署,物理安全节点之间的逐跳隧道由WireGuard保护,该协议使用通过ETSI GS QKD 014接口获得的周期性轮换预共享密钥。在此之上,Rosenpass执行PQC密钥交换以建立端到端数据通道,而无需修改已部署的QKD设备或网络协议。这种双层组合在实际假设下提供了后量子前向安全性和真实性。我们使用开源组件实现了该设计,并在模拟和实验室测试平台上进行了验证和评估。实验表明,系统在多跳路径上能实现不间断运行,具有低资源占用和故障安全机制。我们进一步讨论了该设计的组合安全性,即每个单独组件在组合后仍能保持其安全性,并概述了运营商在现有基础设施中集成QKD感知覆盖网的迁移路径。

0
下载
关闭预览

相关内容

面向端边云协同架构的区块链技术综述
专知会员服务
49+阅读 · 2021年12月24日
专知会员服务
48+阅读 · 2021年2月2日
异质信息网络分析与应用综述,软件学报-北京邮电大学
Seq2seq强化,Pointer Network简介
机器学习算法与Python学习
15+阅读 · 2018年12月8日
NetworkMiner - 网络取证分析工具
黑白之道
16+阅读 · 2018年6月29日
Github 项目推荐 | 用 Pytorch 实现的 Capsule Network
AI研习社
22+阅读 · 2018年3月7日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
非对称防御中的自组织临界性:俄乌战争
专知会员服务
1+阅读 · 今天14:36
《战争中的大语言模型监管》
专知会员服务
2+阅读 · 今天14:26
边缘计算的军事应用
专知会员服务
8+阅读 · 8月9日
一种考虑资源机动性的武器目标分配混合算法
专知会员服务
9+阅读 · 8月8日
相关VIP内容
面向端边云协同架构的区块链技术综述
专知会员服务
49+阅读 · 2021年12月24日
专知会员服务
48+阅读 · 2021年2月2日
异质信息网络分析与应用综述,软件学报-北京邮电大学
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员