[發明專利]一種量子密鑰分發隨機型低密度奇偶校驗碼并行譯碼方法

有效

• 申請號: 201510675815.4
• 申請日: 2015-10-16
• 公開（公告）號: CN105306198B
• 公開（公告）日: 2018-10-26
• 發明（設計）人: 趙寶康;虞萬榮;吳純青;劉波;蘇金樹;劉博;尹清清
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科學技術大學
• 主分類號: H04L9/08
• 分類號: H04L9/08;H04L1/00
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 周長清

一種量子密鑰分發隨機型低密度奇偶校驗碼并行譯碼方法，其步驟為：S1：初始化；從密鑰串存儲模塊載入兩個密鑰串key0和key1，完成key0的變量節點譯碼；S2：計算key0校驗節點信息和key1變量節點信息；S3：key0硬判決計算；S4：載入key0；從密鑰串存儲模塊將新的密鑰串載入至LDPC譯碼器key0緩沖區；S5：計算key1校驗節點信息和key0變量節點信息；S6：key1硬判決計算；S7：載入key1；從密鑰串存儲模塊將新的密鑰串載入至譯碼器key1緩沖區。本發明具有能夠提高整體效率和性能的優點。

技術領域

本發明主要涉及到量子密鑰分發系統領域，特指一種量子密鑰分發隨機型低密度奇偶校驗碼并行譯碼方法。

背景技術

隨著量子信息技術的飛速發展，以量子密鑰分發系統為代表的量子通信技術日趨成熟。量子密鑰分發系統具有物理上的絕對安全性，其安全性基于海森堡測不準原理、量子不可精確克隆原理、量子態測量塌縮原理等量子力學基本原理，能從根本上確保了竊聽者不能通過對量子信道的攻擊獲取通信保密信息，在軍事、經濟和金融等信息安全攸關領域有著廣闊的應用前景。

量子密鑰分發系統在工作時通常可以分為兩個階段：量子通信階段和后處理階段。信息協調是量子密鑰分發系統后處理的關鍵步驟之一，是通信雙方對量子密鑰分發系統工作過程中的篩選和基比對之后利用經典信道進行密鑰串糾錯的全過程。

通常將量子密鑰分發系統中的通信雙方命名為Alice和Bob。在采用LDPC譯碼器進行信息協調的量子密鑰分發系統中，Alice根據密鑰串和校驗矩陣生成校驗子，Alice通過經典信道將校驗子發送給Bob，Bob根據校驗子、校驗矩陣和基比對后的密鑰串啟動LDPC譯碼器進行糾錯。

目前，量子密鑰分發系統中信息協調算法主要采用準循環LDPC譯碼器進行密鑰串的糾錯。準循環LDPC譯碼器結構設計簡單，吞吐量高，在量子密鑰分發系統中獲得了廣泛應用。然而由于準循環LDPC碼糾錯性能不如隨機型LDPC碼，準循環LDPC譯碼器難以滿足高誤碼率等極端環境下量子密鑰分發系統的需求。隨機型LDPC碼具有比準循環LDPC碼更優秀的糾錯性能，然而由于隨機型LDPC碼校驗矩陣的隨機型，隨機型LDPC譯碼器設計復雜，吞吐量低。目前采用隨機型LDPC譯碼器的難以滿足高速量子密鑰分發系統的需求。

量子密鑰分發系統中LDPC譯碼器由校驗節點計算模塊、變量節點計算模塊、譯碼器控制模塊、中間信息存儲模塊、校驗矩陣存儲模塊、校驗子存儲模塊和密鑰串存儲模塊組成。校驗節點計算模塊負責LDPC譯碼算法中校驗節點信息的迭代計算；變量節點計算模塊負責LDPC譯碼算法中變量節點信息的迭代計算；譯碼器控制模塊負責控制校驗節點計算模塊和變量節點計算模塊的計算過程；中間信息存儲模塊負責存儲校驗節點信息和變量節點信息等迭代譯碼過程中產生的中間信息；校驗矩陣存儲模塊存儲譯碼所需的校驗矩陣；密鑰串和校驗子存儲模塊存儲待譯碼的密鑰串和相應的校驗子。

傳統量子密鑰分發系統中LDPC譯碼方法是每次控制譯碼器進行一個密鑰串的譯碼。這種方法設計簡單，然而由于單個密鑰串校驗節點計算過程和變量節點計算過程的不可并行性，LDPC譯碼器的校驗節點和變量節點不能同時工作，傳統方法設計的隨機型LDPC譯碼器節點計算模塊利用效率低，吞吐量低，無法滿足高速高誤碼率環境下量子密鑰分發系統的需求。

發明內容

本發明要解決的技術問題就在于：針對現有技術存在的技術問題，本發明提供一種能夠提高整體效率和性能的量子密鑰分發隨機型低密度奇偶校驗碼并行譯碼方法。

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

一種量子密鑰分發隨機型低密度奇偶校驗碼并行譯碼方法，其步驟為：

S1：初始化；從密鑰串存儲模塊載入兩個密鑰串key0和key1，完成key0的變量節點譯碼；

S2：計算key0校驗節點信息和key1變量節點信息；