Particionamento Não-Uniforme de Tráfego Sensível à Vulnerabilidade em Redes QKD

• Fernanda G. S. Ribeiro UFBA https://orcid.org/0009-0006-2815-1697
• Raul C. Almeida Jr UFPE https://orcid.org/0000-0003-2047-7167
• Karcius D. R. Assis UFBA / EMBRAPII CIMATEC https://orcid.org/0000-0002-9424-8810

DOI: https://doi.org/10.5753/wqunets.2026.22971

Resumo

Redes quânticas com nós confiáveis permitem ampliar o alcance da taxa de geração de chaves, porém aumentam a extensão de ataque decorrente do possível comprometimento de nós intermediários. Em cenários multipath, a distribuição da demanda por múltiplos caminhos disjuntos melhora a robustez da comunicação, mas o particionamento uniforme do tráfego pode ser subótimo quando os diferentes caminhos apresentam graus distintos de vulnerabilidade. Neste artigo, propomos uma formulação matemática compacta para o particionamento não-uniforme do tráfego de taxa de chaves, que minimiza a exposição esperada, impondo simultaneamente um limiar de vulnerabilidade para restringir a concentração de tráfego em subconjuntos de caminhos. Os resultados obtidos evidenciam que a formulação proposta promove uma redução sistemática da exposição do tráfego de chaves em comparação com o particionamento uniforme.

Referências

Ahmadian, M., Arpanaei, F., Carlos Hernandez-Hernandez, J., Lin, R., and Monti, P. (2025). Enhancing the reliability of multipath qkd over multi-band systems. Journal of Optical Communications and Networking, 17(12):1105–1116.

Assis, K. D. R., Almeida Jr., R. C., et al. (2026). Security-aware non-uniform multipath traffic partitioning for qkd networks: a milp-based vulnerability minimization approach. Manuscript submitted to Optical Fiber Technology, Elsevier.

Bennett, C. H. and Brassard, G. (2014). Quantum cryptography: Public key distribution and coin tossing. Theoretical computer science, 560:7–11.

Cao, Y., Zhao, Y., Wang, J., Yu, X., Ma, Z., and Zhang, J. (2019). Cost-efficient quantum key distribution (qkd) over wdm networks. Journal of Optical Communications and Networking, 11(6):285–298.

Geng, J.-Q., Fan-Yuan, G.-J., Wang, S., Zhang, Q.-F., Hu, Y.-Y., Chen, W., Yin, Z.-Q., He, D.-Y., Guo, G.-C., and Han, Z.-F. (2021). Coexistence of quantum key distribution and optical transport network based on standard single-mode fiber at high launch power. Optics Letters, 46(11):2573–2576.

Kong, W., Sun, Y., Gao, Y., and Ji, Y. (2023). Coexistence of quantum key distribution and optical communication with amplifiers over multicore fiber. Nanophotonics, 12(11):1979–1994.

Mehic, M., Niemiec, M., Rass, S., Ma, J., Peev, M., Aguado, A., Martin, V., Schauer, S., Poppe, A., Pacher, C., et al. (2020). Quantum key distribution: a networking perspective. ACM Computing Surveys (CSUR), 53(5):1–41.

Nickel, S., Steinhardt, C., Schlenker, H., Burkart, W., and Reuter-Oppermann, M. (2020). Ibm ilog cplex optimization studio. In Angewandte Optimierung mit IBM ILOG CPLEX Optimization Studio: Modellierung von Planungs-und Entscheidungsproblemen des Operations Research mit OPL, pages 9–23. Springer.

Patel, K., Dynes, J., Choi, I., Sharpe, A., Dixon, A., Yuan, Z., Penty, R., and Shields, A. (2012). Coexistence of high-bit-rate quantum key distribution and data on optical fiber. Physical Review X, 2(4):041010.

Wosinska, L., Jirattigalachote, A., Monti, P., Tzanakaki, A., and Katrinis, K. (2009). Light-path routing considering differentiated physical layer constraints in transparent wdm networks. In 2009 Asia Communications and Photonics conference and Exhibition (ACP), volume 2009, pages 1–8. IEEE.