量子天盾:恶劣空域下低空无线网络的量子密钥分发与后量子认证

近年来,低空无线网络(LAWN)已成为支撑低空经济的关键基础设施,特别是随着无人机(UAV)和高空平台(HAP)的密集布设。为满足日益增长的数据需求,部分LAWN部署采用了具备超高带宽和光束定向性的自由空间光通信(FSO)链路。然而,若无强力安全保障,传统射频信道与FSO光束均易受窃听和欺骗攻击,其中FSO链路还存在湍流干扰、对准偏差和气象衰减等固有缺陷。针对量子时代这些挑战,该研究团队提出名为“量子天盾”的安全架构,旨在实现基站收发台(BTS)与LAWN间可靠通信。该设计将BB84量子密钥分发(QKD)与后量子认证机制相结合,仿真实验证实当量子比特误码率(QBER)低于11%阈值时可稳定生成128位对称密钥。认证系统采用Lamport一次性签名和基于哈希的消息认证码(HMAC)确保消息完整性,受Grover算法启发的威胁检测机制单次迭代即可实现89%的异常识别率,支持实时信任评估。文末还探讨了该领域未来研究的挑战方向。

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