[發(fā)明專(zhuān)利]基于同步隨機(jī)數(shù)信息庫(kù)信息檢索的量子安全通信方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110032310.8
• 申請(qǐng)日: 2011-01-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102082662A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-06-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙勇;趙梅生;原磊;趙波
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 山東量子科學(xué)技術(shù)研究院有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H04L9/08
• 分類(lèi)號(hào): H04L9/08;G06F17/30
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 張勇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于通信安全領(lǐng)域，涉及量子安全通信方法，尤其涉及一種基于同步隨機(jī)數(shù)信息庫(kù)信息檢索的量子安全通信方法。

背景技術(shù)

量子通信是近二十年發(fā)展起來(lái)的新型交叉學(xué)科，是量子論和信息論相結(jié)合的新的研究領(lǐng)域。近來(lái)這門(mén)學(xué)科已逐步從理論走向?qū)嶒?yàn)，并向?qū)嵱没l(fā)展。高效安全的信息傳輸日益受到人們的關(guān)注。基于量子力學(xué)的基本原理，量子通信具有高效率和絕對(duì)安全等特點(diǎn)。

現(xiàn)階段量子通信的實(shí)際應(yīng)用一般是與經(jīng)典網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合實(shí)現(xiàn)經(jīng)典信息的通信，而不是用量子通信直接傳遞全部經(jīng)典信息，原因在于由于信道損失和噪聲，用量子通信直接傳遞全部經(jīng)典信息反而效率低下、不夠安全，使用量子糾錯(cuò)碼有可能改善直接傳輸?shù)男剩枰蓮?fù)雜的量子編碼和多次量子糾錯(cuò)操作，其成本過(guò)于昂貴。因此，現(xiàn)實(shí)中人們利用量子通信的方式為：利用量子通信系統(tǒng)提供的同步隨機(jī)數(shù)據(jù)作為對(duì)稱(chēng)密鑰采用一次一密的加密方式來(lái)保障經(jīng)典信息在經(jīng)典網(wǎng)絡(luò)中傳遞的安全。這種通信方式應(yīng)用量子通信系統(tǒng)所產(chǎn)生的同步數(shù)據(jù)作為隨機(jī)密鑰，利用了數(shù)據(jù)的隨機(jī)性。

當(dāng)存在大數(shù)據(jù)量的隨機(jī)數(shù)據(jù)時(shí)，其局部抽樣的隨機(jī)性漲落具有信息量。本發(fā)明利用了同步數(shù)據(jù)庫(kù)所具有的信息量，提出一種新的通信方法。與利用隨機(jī)數(shù)加密的安全通信方法相比，本發(fā)明方法基于理論上絕對(duì)安全的同步信息庫(kù)檢索進(jìn)行通信，隨機(jī)數(shù)數(shù)據(jù)不參與運(yùn)算，因而理論上具有更高的安全性。

發(fā)明內(nèi)容

為彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種相對(duì)于現(xiàn)階段量子通信的應(yīng)用而言，克服了信道損失和噪聲，效率高，安全可靠，成本低的基于同步隨機(jī)數(shù)信息庫(kù)信息檢索的量子安全通信方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

基于同步隨機(jī)數(shù)信息庫(kù)信息檢索的量子安全通信方法，該通信方法的實(shí)現(xiàn)步驟如下：

1)在量子通信系統(tǒng)的發(fā)送端和接收端通過(guò)量子通信網(wǎng)絡(luò)建立同步隨機(jī)數(shù)信息庫(kù)；

2)在發(fā)送端，根據(jù)同步隨機(jī)數(shù)信息庫(kù)的數(shù)據(jù)量確定信息單元個(gè)數(shù)，同時(shí)為信息庫(kù)建立信息維護(hù)表；

3)在發(fā)送端對(duì)通信數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，得到通信單元；

4)在發(fā)送端的信息庫(kù)中搜索與預(yù)處理后的通信單元相同的信息單元，記錄搜索到的索引通信數(shù)據(jù)；

5)對(duì)索引通信數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮得到索引壓縮數(shù)據(jù)，以經(jīng)典通信方式將其發(fā)送到接收端；

6)接收端對(duì)接收到的索引壓縮數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，獲得原始通信數(shù)據(jù)；

7)檢查更新信息庫(kù)，返回步驟2)繼續(xù)執(zhí)行。

所述步驟2)中確定信息單元個(gè)數(shù)的方法如下：設(shè)信息劃分的單位長(zhǎng)度為n個(gè)字節(jié)，要使用的信息庫(kù)數(shù)據(jù)量為N字節(jié)，則信息單元分割后，信息庫(kù)中共含有大于0且小于等于N/n的最大整數(shù)個(gè)信息單元；分割后，信息庫(kù)中不足單位長(zhǎng)度的剩余數(shù)據(jù)被通信雙方同步丟棄。

所述步驟3)中預(yù)處理的方法如下：將通信數(shù)據(jù)劃分為通信單元，通信單元?jiǎng)澐值膯挝婚L(zhǎng)度等于信息庫(kù)信息單元的長(zhǎng)度，從通信數(shù)據(jù)的首地址開(kāi)始，每一單位長(zhǎng)度數(shù)據(jù)劃分為一個(gè)通信單元，同時(shí)為每一個(gè)通信單元添加一定長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)校驗(yàn)位。

所述步驟4)中所述索引通信數(shù)據(jù)為：對(duì)于每一個(gè)通信單元，按照搜索規(guī)則，從信息庫(kù)中搜索與通信單元中除校驗(yàn)位以外的數(shù)據(jù)內(nèi)容相同的信息單元，記錄這個(gè)信息單元的索引即信息單元在信息庫(kù)中的位置序號(hào)，更新信息庫(kù)信息維護(hù)表，表示此信息單元已被檢索，用索引值替換數(shù)據(jù)區(qū)通信數(shù)據(jù)，新的通信單元一起按原來(lái)順序構(gòu)成的通信數(shù)據(jù)，為索引通信數(shù)據(jù)。

所述步驟5)中，壓縮方法如下：將索引通信數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為16進(jìn)制字符表示，根據(jù)其數(shù)據(jù)特征采用下列步驟進(jìn)行編碼壓縮：

(1)從當(dāng)前編碼位置開(kāi)始，考察最小匹配串長(zhǎng)度MAX_LENGTH的未編碼的字符，從與當(dāng)前編碼位置距離不超過(guò)查找距離LRNGD的已編碼的字符中查找最長(zhǎng)的匹配字符串MAXSTR，如果匹配串長(zhǎng)度len大于等于最小匹配串長(zhǎng)度MIN_LENGTH，則進(jìn)行(2)，否則進(jìn)行(3)；

(2)輸出指針三元組(flag，off，len)，如三元組的長(zhǎng)度大于長(zhǎng)為len的字符的長(zhǎng)度，則舍棄三元組，進(jìn)行(3)，否則將當(dāng)前編碼位置向后移動(dòng)len個(gè)字符，繼續(xù)(1)；其中：off為匹配字符串首字符相對(duì)當(dāng)前編碼位置的偏移，flag根據(jù)off所需要的實(shí)際位數(shù)設(shè)置不同的值，以標(biāo)志off的位數(shù)；

(3)輸出當(dāng)前編碼位置的字符c，然后將前編碼位置向后移動(dòng)1個(gè)字符，繼續(xù)(1)。