論文の概要: Routing and Wavelength Assignment with Minimal Attack Radius for QKD Networks
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.10613v1
- Date: Thu, 14 Aug 2025 13:10:43 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-08-15 22:24:48.320578
- Title: Routing and Wavelength Assignment with Minimal Attack Radius for QKD Networks
- Title（参考訳）: QKDネットワークにおける最小攻撃半径を用いたルーティングと波長割り当て
- Authors: Mengyao Li, Qiaolun Zhang, Zongshuai Yang, Stefano Bregni, Alberto Gatto, Raouf Boutaba, Massimo Tornatore,
- Abstract要約: 量子鍵分配(QKD)は、セキュリティを保証された鍵を配布することができるが、物理層脅威による鍵交換の中断の影響を受けない。
まず、単一物理層攻撃による最悪の影響を定量化するために、新しいメトリクスであるNumber of Affected Requests(maxNAR)を導入する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.465513642898046
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
- Abstract: Quantum Key Distribution (QKD) can distribute keys with guaranteed security but remains susceptible to key exchange interruption due to physical-layer threats, such as high-power jamming attacks. To address this challenge, we first introduce a novel metric, namely Maximum Number of Affected Requests (maxNAR), to quantify the worst-case impact of a single physical-layer attack, and then we investigate a new problem of Routing and Wavelength Assignment with Minimal Attack Radius (RWA-MAR). We formulate the problem using an Integer Linear Programming (ILP) model and propose a scalable heuristic to efficiently minimize maxNAR. Our approach incorporates key caching through Quantum Key Pools (QKPs) to enhance resilience and optimize resource utilization. Moreover, we model the impact of different QKD network architectures, employing Optical Bypass (OB) for optical switching of quantum channels and Trusted Relay (TR) for secure key forwarding. Moreover, a tunable parameter is designed in the heuristic to guide the preference for OB or TR, offering enhanced adaptability and dynamic control in diverse network scenarios. Simulation results confirm that our method significantly outperforms the baseline in terms of security and scalability.
- Abstract（参考訳）: 量子鍵分配(QKD)は、セキュリティを保証された鍵を配布することができるが、高電力妨害攻撃などの物理的脅威による鍵交換の中断の影響を受けない。
この課題に対処するために、まず、単一物理層攻撃による最悪のケースへの影響を定量化するために、新しいメトリクスであるmaxNAR(Maximum Number of Affected Requests)を導入し、次に、最小攻撃ラジウス(RWA-MAR)によるルーティングと波長割り当て(Wavelength Assignment with Minimal Attack Radius)の新たな問題について検討する。
Integer Linear Programming (ILP)モデルを用いて問題を定式化し,maxNARを効率的に最小化するスケーラブルなヒューリスティックを提案する。
弊社のアプローチでは、量子鍵プール(QKP)によるキーキャッシングを取り入れて、レジリエンスを高め、リソース利用を最適化する。
さらに、異なるQKDネットワークアーキテクチャの影響をモデル化し、量子チャネルの光スイッチングにOB(Opto Bypass)、セキュアなキーフォワードにTR(Trusted Relay)を用いてモデル化する。
さらに、可変パラメータをヒューリスティックに設計し、OBやTRの嗜好をガイドし、多様なネットワークシナリオにおける適応性と動的制御の強化を提供する。
シミュレーションの結果,本手法はセキュリティとスケーラビリティの点でベースラインを著しく上回っていることが確認された。
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