量子密钥分配(Quantum Key Distribution,QKD)技术可以实现理论上绝对安全的保密通信。目前对于QKD网络的研究大多数集中在专用QKD网络中,但建设专用QKD网络花费巨大,难以普及。如何在经典光网络基础上搭建QKD网络,是普及量子保密通信的关键之一。本文针对基于经典光网络的融合型QKD网络进行研究,为解决大规模融合型QKD网络中量子密钥分配以及量子加密数据传输的相关问题做了以下工作:(1)提出了一种融合型QKD网络的网络架构和节点结构。本文将融合型QKD网络中的服务节点划分为经典服务节点和融合型服务节点。同时将网络划分为加密数据传输层和全局密钥传输层,两层拥有独立的路由表,但路由协议包统一由加密数据传输层传输,以节省量子密钥。根据本文提出的网络架构和节点结构,可以实现在经典光网络的基础上,搭建高效、可靠、量子密钥节约的融合型QKD网络。(2)基于上述网络架构及节点结构提出了一种量子密钥节约型路由算法。该路由算法以最短路径路由算法为基础,以融合型服务节点中本地量子密钥数量为权重,从前k条最短路径中挑选出服务节点最少的路径作为最优路径,同时考虑了经典信号对量子密钥生成速率的影响。通过与传统最短路径算法仿真比较,该路由算法有效地减少了网络中量子密钥的消耗量。(3)提出了一种针对应用层的量子密钥提供机制。该机制首先使用单速单桶令牌桶算法进行流量监管,然后根据应用字典将流量分为高、普通、低加密等级,从量子节点的密钥池储存技术出发,通过不同的算法对不同等级的应用流量进行流量整形。通过仿真验证,该机制可以有效防止量子加密接口拥塞,使融合型服务节点可以同时为多个应用高效、公平、可控地提供量子密钥。