(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202111292747.5 (22)申请日 2021.11.03 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114024669 A (43)申请公布日 2022.02.08 (73)专利权人 中南大学 地址 410083 湖南省长 沙市岳麓区岳麓山 左家垅 (72)发明人 郭迎　李周　毛云　黄一轩　黎胤　 张航　 (74)专利代理 机构 西安知诚思 迈知识产权代理 事务所(普通 合伙) 61237 专利代理师 高喜凤 (51)Int.Cl. H04L 9/08(2006.01)G06K 9/62(2022.01) G06N 20/00(2019.01) (56)对比文件 CN 10761268 8 A,2018.01.19 CN 110149207 A,2019.08.20 CN 113452523 A,2021.09.28 审查员 徐千慧 (54)发明名称 离散调制CVQKD通信异常终端检测系统及方 法 (57)摘要 本发明公开了一种离散调制CVQKD通信异常 终端检测系统及方法， 包括： 步骤1， 建立基于集 成学习的异常预测模型， 利用获得的特征数据集 对异常预测模型进行训练得到优化的异常预测 模型； 步骤2， 基于接收端检测的X分量和P分量， 利用优化的异常预测模型对密钥分发系统状态 进行预测， 判断是否通信异常， 并将预测结果发 送至发送端， 控制发送端继续 或停止发送量子信 号； 本发明降低了密钥分发环境的复杂性和安全 隐患， 提高了异常预测的准确性和普适性， 能自 行控制密钥分发系统的通断。 权利要求书2页 说明书6页 附图4页 CN 114024669 B 2022.11.08 CN 114024669 B 1.离散调制CVQKD通信异常终端检测方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤1， 建立基于集成学习的异常预测模型， 利用获取的特征数据集对异常预测模型进 行训练得到优化的异常预测模型； 所述特征数据集的获取 过程如下： 步骤1‑1， 搭建离散调制连续变量量子密钥分发系统， 在攻击状况下和非攻击状况下采 集相空间的X分量和P分量； 步骤1‑2， 以X分量为横轴、 P分量为纵轴构建直角坐标系， 每个数据点的坐标为(x,p)， 确定各数据点对应的参 考点， 分别计算各 数据点距离每一个参 考点的欧几里 得距离； 步骤1‑3， 将各数据点对应的初始离散调制制备态 的编码值和欧几里得距离作为一组 数据， 得到各 数据点对应的特 征数据， 组合成特 征数据集； 步骤2， 基于接收端检测的X分量和P分量， 利用优化的异常预测模型判断连续变量量子 密钥分发系统是否通信异常， 并将预测结果发送至发送端， 控制发送端继续或停止发送量 子信号。 2.根据权利要求1所述的离散调制CVQKD通信异常终端检测方法， 其特征在于， 所述异 常预测模型的训练过程如下： 将特征数据集分为训练集和测试集， 根据一层学习器的数量将训练集分为N个部分， 使 用n作为表 示一层学习器数目的变量， 1≤n≤N， 对于第n个一层学习器， 使用剩余的N ‑1部分 训练数据训练第n个一层学习器， 然后利用训练的第n个一层学习器对第n部分训练数据进 行预测得到第n个一层学习器的输出， 重复上述过程， 直至每部分训练数据都被预测到， 得 到每个一层学习器的输出； 使用训练的一层学习器分别预测测试集， 并取预测结果的平均 值作为测试集的输出； 将训练集和测试集的输出分别作为二层学习器的训练集和测试集对其进行训练， 通过 梯度下降法更新 二层学习器中的参数， 完成二层学习器的优化。 3.根据权利要求2所述的离散调制CVQKD通信异常终端检测方法， 其特征在于， 所述一 层学习器为KN N、 LR、 BP、 SVM、 RF中的任意 一种， 所述 二层学习器为 logistic回归算法。 4.根据权利要求3所述的离散调制CVQKD通信异常终端检测方法， 其特征在于， 所述 logistic回归算法的损失函数如下： w为权重， b为偏置系数， ym分别表示第m组数据的预测值、 实际值， 为 与ym的对数损失， m为表示样 本数量的变量， T为样本数量； 输出结果如下： 其中Pm为第m组数据的预测结果， Pm＝0表示通信系统正常， Pm＝1表示通信系统通信异 常， σ(x)为激活函数， e为欧拉数， x为输入值， wi′为第m组数 据中第i个特征更新后的权重， pi为第i个特征， b ′为更新后的偏置系数， k为第m组数据中特 征的总数。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114024669 B 25.使用如权利 要求1‑4任一项所述方法的离散调制CVQKD通信异常终端检测系统， 其特 征在于， 包括发送端、 接收端和异常检测端； 所述发送端用于发送量子信号； 所述接收端用于 接收量子信号； 所述异常检测端包括嵌入异常预测模型的计算机、 电平触发器和异或门电路， 所述异 常预测模型用于预测接收端接收的量子信号的正常与否， 所述电平触发器用于根据预测结 果发送高/低电平， 所述异或门电路用于根据接收的高/低电平控制发送端的通断。 6.根据权利要求5所述的离散调制CVQKD通信异常终端检测系统， 其特征在于， 所述发 送端包括： 激光发射器， 用于产生信号 光； 衰减器1， 用于对信号 光离散调制成的量子信号进行量子 衰减； 激光分束器， 用于将衰减后的量子信号按50： 50分成两束光， 一束光入射相位调制器1， 另一束光入射偏振分光镜； 相位调制器1， 用于对 入射光进行相位调制， 并将其输入衰减器2； 衰减器2， 用于对相位调制后的光束 进行衰减， 并将其输入耦合器； 偏振分光镜， 用于将入射 光的水平偏振和垂直偏振分开， 并将水平偏振光输入耦合器； 耦合器， 用于将入射 光束耦合成一路量子信号， 通过量子传输信道发送至 接收端。 7.根据权利要求5所述的离散调制CVQKD通信异常终端检测系统， 其特征在于， 所述接 收端包括： 偏振分束器， 用于将接收的耦合量子信号分为两束光， 一束光经过相位调制器2调制后 与另一束光 合束； 零差探测器， 用于检测合束光的X分量和P分量， 并将其输入异常检测端。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114024669 B 3