[發明專利]一種防篡改的受控的量子安全直接通信方法及系統

有效

• 申請號: 201810142676.2
• 申請日: 2018-02-11
• 公開（公告）號: CN108092771B
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發明（設計）人: 昌燕;張仕斌
• 申請（專利權）人: 成都信息工程大學
• 主分類號: H04L9/08
• 分類號: H04L9/08;H04L29/06;H04B10/70
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 談杰

1.一種防篡改的受控的量子安全直接通信方法，其特征在于，所述防篡改的受控的量子安全直接通信方法包括：

為控制接收端獲得發送端的秘密信息，發送端發送混有誘惑粒子的信息序列S_C*給控制端；控制端打亂S_C*中光子的順序；然后控制端發送順序重排后的S_C*給接收端；如果控制端不告訴接收端光子的正確順序，接收端就不能恢復去掉誘惑粒子的信息序列S_C并解密秘密信息；因為控制端不知道K(k₁,k₂,…,k_N)，因此控制端也無法得知用K(k₁,k₂,…,k_N)加密的秘密信息；

如果控制端篡改了秘密信息或者公布了錯誤的光子順序，用于竊聽檢查的誘惑粒子的也同樣被篡改了，在發送端和接收端就會得到結果K^A≠K^B，發送端和接收端將會發現控制端的惡意行為；協議將會被終止；

如果引入多個控制者，每個控制者都依次打亂光子的順序，只要有任何一個控制者不公布正確的順序信息，接收端就不能恢復秘密信息，則該協議是多方控制的防篡改量子安全直接通信協議；如果任何一個控制者篡改了秘密信息或者公布了錯誤的光子順序，發送端和接收端就會得到結果K^A≠K^B，發送端和接收端將會發現控制者的這一惡意行為，協議將會被終止；

引入控制端，并處于發送端和接收端通信的中間，且發送端、接收端和控制端需進行以下步驟：

步驟一，發送端根據K(k₁,k₂,…,k_N)準備誘惑光子序列T，如果k_i是0，發送端隨機制備態|0或|1，如果k_i是1，發送端隨機制備態|+或|-；

步驟二，為了檢測竊聽，發送端把T混入S_C中，得到S_C*并發送給控制端，規則是：如果k_i是0，發送端把T的第i個光子插入到S_C的第i個光子后面；如果k_i是1，發送端把T的第i個光子插入到S_C的第i個光子前面；

步驟三，控制端打亂S_C*中光子的順序；然后控制端發送順序重排后的S_C*給接收端；

步驟四，當接收端收到S_C*后，如果控制端同意接收端恢復秘密信息，控制端就公布光子的正確順序，接收端恢復S_C*的正確順序，并根據K(k₁,k₂,…,k_N)從S_C*中抽取出T；

接收端用Z基測量T如果k_i是0，用X基測量T如果k_i是1；接收端把它的測量結果表示為K^B(k^B₁,k^B₂,…,k^B_N)，其中k^B_i∈{0,1}；如果測量結果是|0或|+，接收端表示k^B_i為“0”；如果測量結果是|1或|-，接收端表示k^B_i為1；和接收端類似，根據發送端制備的光子序列T，發送端也會生成一個關于T的狀態信息字符串，表示為K^A(k^A₁,k^A₂,…,k^A_N)(k^A_i∈{0,1})；發送端和接收端公布K^A和K^B，通過比較K^A和K^B是否相等，發送端和接收端知道在整個通信過程中是否有竊聽或信息篡改，同時也證明發送端和接收端是合法的用戶；如果K^A≠K^B，就表明竊聽或篡改信息的惡意行為被發現了，或者發送端和接收端中有不合法用戶；

如果沒有竊聽或篡改信息的惡意行為或非法用戶冒充行為，發送端就公布S_C的基；然后接收端就可以正確的測量S_C；根據測量結果接收端就可以恢復C(c₁,c₂,…,c_N)，然后通過計算(k₁,k₂,…,k_N)和(c₁,c₂,…,c_N)的按位異或值，接收端就可以得到發送端發送給它的秘密信息；

發送端和接收端共享一個長度為N的密鑰K(k₁,k₂,…,k_N)，k_n∈{0,1}；發送端的秘密信息表示為M(m₁,m₂,…,m_S)，其中m_s∈{0,1}；發送端把秘密信息分成k個子串，每串的長度為N；k是自然數；

每次發送端按順序取一個秘密信息的子串M_k(m₁,m₂,…,m_N)，發送端計算(k₁,k₂,…,k_N)和(m₁,m₂,…,m_N)的按位異或值，得到C(c₁,c₂,…,c_N)；發送端根據C(c₁,c₂,…,c_N)制備單光子序列S_C，規則是：如果c_i是0，發送端隨機制備態|0或|+，如果c_i是1，發送端隨機制備態|1或|-；

重復執行所述的步驟一～步驟四，直到所有的秘密信息的子串都傳輸完為止。