随着通信技术的不断发展及互联网应用的普及,信息安全在军事、政务、金融等各个领域受到人们的广泛关注。各国对于网络信息安全的投入逐渐加大,而量子密钥分发技术作为量子通信领域的支撑性技术,也经历了从理论研究到实际应用的发展变革,量子密钥分发网络组网技术方案也逐渐推向产业化。此前,QKD网络中一直缺少安全有效的集中式密钥资源分配方案对其进行资源调度和统一的管控,随着软件定义技术被应用于量子密钥分发网络组网研究中,QKD网络结构的优化问题出现了突破点,其生存性问题也得到了广泛关注。如何基于整体架构角度在网络异构资源高效调度的前提下实现对量子密钥分发过程的保护和网络故障的高效响应及恢复是软件定义量子密钥分发网络(Software Defined-Quantum Key Distribution Network,SD-QKDN)生存性研究的重点。本文立足于软件定义量子密钥分发网络的生存性需求,从研究组网架构,关键技术,保护和恢复策略等方面着手攻克面向SD-QKDN中密钥业务的生存性机制及异构资源优化调度等问题。主要完成的工作和创新点如下:一、针对SD-QKDN中各层功能组成,集中管理和控制等问题,研究了其网络架构和节点模型,调研了 SD-QKDN架构下关键流程的相关标准,并深入研究了此架构下的路由与资源分配等关键技术,为解决SD-QKDN的生存性问题奠定了基础。二、围绕SD-QKDN中密钥业务的快速恢复和抗故障风险需求,提出了时分复用QKD网络中时隙资源描述模型,并构建了综合考虑资源优化与密钥更新的工作路径和保护路径的路由,波长,时隙及密钥资源分配(RWTKA)算法,设计了针对基于共享备份路径保护(Shared Backup Path Protection,SBPP)的预置资源保护方案及该方案在SD-QKDN架构下应用的保护机制流程。仿真结果显示,该算法可以在保障密钥分发过程的前提下实现较高效的资源利用。例如,在仿真案例中,与专享保护的保护方案相比,该算法在同等条件密钥分发成功率最多可提高18%,时隙和密钥两种资源利用率最高分别可提升10%和5%,实现了快速恢复和资源高效利用的网络保护方式。三、针对SD-QKDN中故障时延容忍度较高的密钥业务,提出了描述QKD网络密钥资源的动态密钥池模型,构建了基于密钥感知的多路径避障路由规划算法,设计了基于业务路径分类的差异化故障后恢复策略及该策略在SD-QKDN架构中应用的恢复机制流程。仿真结果显示,该算法相对于传统单路径重路由的恢复方案可获得更高的恢复率和资源利用率。例如,在仿真案例中,当本文提出的算法密钥恢复率达到90%的情况下,该算法与单路径恢复算法间的恢复率最高差值为13%,而资源利用率增益最高可达7%,实现了更适应量子密钥分发网络资源特性的网络恢复方案。