[發(fā)明專利]一種用于量子保密通信的碼本校驗(yàn)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310523360.5
• 申請(qǐng)日: 2013-10-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103532705A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曾卓西;陳杰;張帥;曾和平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海朗研光電科技有限公司
• 主分類號(hào): H04L9/08
• 分類號(hào): H04L9/08
• 代理公司: 上海藍(lán)迪專利事務(wù)所 31215
• 代理人: 徐筱梅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及量子保密通信技術(shù)領(lǐng)域，具體講的是一種在量子密鑰分發(fā)（QKD）系統(tǒng)中，對(duì)于由量子信道產(chǎn)生的初始密鑰，通過(guò)分組運(yùn)算對(duì)其進(jìn)行糾錯(cuò)和校驗(yàn)，最終得到可靠的密碼本的方法。

背景技術(shù)

科學(xué)家們利用“海森堡測(cè)不準(zhǔn)原理”和“量子不可克隆原理”提出了量子密碼術(shù)的概念。量子密碼術(shù)以單量子態(tài)作為信息載體，由于單量子態(tài)無(wú)法被克隆，因此信息的合法接收者可以從量子態(tài)的改變得知信道中存在竊聽(tīng)，從而確保信息安全。從上個(gè)世紀(jì)八十年代至今，量子保密通信已經(jīng)歷了近30年發(fā)展，各種實(shí)用化設(shè)備和商用樣機(jī)相繼推出。目前對(duì)于初始密鑰的后續(xù)處理還沒(méi)有完全統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，常規(guī)的做法是在糾錯(cuò)后公布一段密鑰，雙方確認(rèn)密鑰一致后再進(jìn)行加密。

這種方式的弊端是用于校驗(yàn)的密鑰公布之后即不能再被使用，只能丟棄。這樣就降低了密鑰的使用效率，此外在一些極端情況下，即便公布的部分一致也不能保證剩下的密鑰一致。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供的一種用于量子保密通信的新型碼本校驗(yàn)方法，它在通信雙方（定義為BOB和ALC）得到初始碼本后對(duì)其進(jìn)行校驗(yàn)運(yùn)算，丟棄錯(cuò)誤的碼本，得到可靠的碼本。使用該方法，通信雙方不需要公開(kāi)一段密鑰就可以得到安全可靠的密碼本，并具有穩(wěn)定高效的特點(diǎn)。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種用于量子保密通信的碼本校驗(yàn)方法，該方法包括以下具體步驟：

a、在收發(fā)兩端配置現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列（FPGA）邏輯芯片，通過(guò)FPGA建立起經(jīng)典信道的同步，控制ALC和BOB得到生成碼本的原始信息；

b、碼本篩選：先對(duì)各自的原始信息按雙方約定的規(guī)則1進(jìn)行分組運(yùn)算，獲得的分組運(yùn)算結(jié)果相互比對(duì)，篩選出正確的碼本信息；再按雙方約定的規(guī)則2進(jìn)行重新排列，此為一次碼本篩選，如此反復(fù)K次，則完成碼本篩選，得到可信度高的碼本；

c、碼本檢測(cè)：對(duì)步驟b得到的篩選碼本再次按照雙方約定的規(guī)則3整體運(yùn)算，獲得一個(gè)監(jiān)督碼，若雙方監(jiān)督碼比對(duì)一致則此時(shí)的碼本為可靠碼本，否則碼本為不可靠，直接丟棄，重新生成下一組碼本。

所述雙方約定的規(guī)則1進(jìn)行分組運(yùn)算包括分組和運(yùn)算兩步驟：

ⅰ）分組規(guī)則如下：

A）相鄰的a個(gè)bit分為1組，a>1的自然數(shù)；共分為b組，b≥1的自然數(shù)；重新排列b組序列如下：

第1組的序列為:{{bit0,bit1,...,bit(a-1)}；

第2組的序列為:{{bita,bit(a+1),...,bit(2a-1)}；

第3組的序列為:{{bit2a,bit(2a+1),...,bit(3a-1)}；

第b組的序列為：{{bit(a*b-a),bit(a*b-a+1),...,bit(a*b-1)}；

B）偶數(shù)相鄰的a個(gè)bit分為一組，奇數(shù)相鄰的a個(gè)bit分為一組，a>1的自然數(shù)；共分為2b組，b≥2的自然數(shù)；重新排列后的2b組序列：

第1組的序列為:{{bit0,bit2,...,bit(2a-2)}

第2組的序列為:{bit1,bit3,...,bit(2a-1)}

第3組的序列為:{{bit2a,bit(2a+2),...,bit(4a-2)}

第4組的序列為:{bit(2a+1),bit(2a+3),...,bit(4a-1)}

第5組的序列為:{{bit4a,bit(4a+2),...,bit(6a-2)}

第6組的序列為:{bit(4a+1),bit(4a+3),...,bit(6a-1)}

第2b-1組的序列為:{{bit(2a*b-2a),bit(2a*b-2a+2),...,bit(2a*b-2)}

第2b組的序列為:{bit(2a*b-2a+1),bit(2a*b-2a+3),...,bit(2a*b-1)}。

ⅱ）運(yùn)算規(guī)則如下：

A）分為一組的a個(gè)bit進(jìn)行相互異或,bit0^...^bita；

B）分為一組的a個(gè)bit中0/1個(gè)數(shù)統(tǒng)計(jì)；

C）隨機(jī)擬定一個(gè)a-bit地址位的表格，然后以分為一組的a-bit信息為地址進(jìn)行查表；

D）按照CRC4、CRC8、CRC16、CRC32多項(xiàng)式進(jìn)行運(yùn)算。

所述雙方約定的規(guī)則2進(jìn)行重新排列是：

A）篩選后的所有信息bit0~bita首尾倒置，則重排之后為bita~bit0；