[發明專利]一種基于量子真隨機數的加密設備

在審

• 申請號: 201810419207.0
• 申請日: 2018-05-04
• 公開（公告）號: CN108696351A
• 公開（公告）日: 2018-10-23
• 發明（設計）人: 于曉艷;劉強;于治樓
• 申請（專利權）人: 濟南浪潮高新科技投資發展有限公司
• 主分類號: H04L9/08
• 分類號: H04L9/08
• 代理公司: 濟南信達專利事務所有限公司 37100
• 代理人: 闞恭勇

本發明提供一種基于量子真隨機數的加密設備，屬于加密存儲和量子信息技術領域。主要包括：連接接口，電源電路、大容量存儲器、量子隨機數產生模塊、外圍電路。其中連接接口是與外部數據交互的接口；電源電路與各電路模塊連接，完成供電操作；大容量存儲器，存儲加密過程的中間數據；量子隨機數產生模塊產生真隨機數，與大容量存儲器連接，將隨機數傳輸到大容量存儲器的密鑰文件存儲模塊中；外圍電路包括LED或按鍵等。通過密鑰文件的不可重復利用性和密鑰的真隨機性實現一次一密，更能保證數據的安全性。

技術領域

本發明涉及加密存儲和量子信息技術，尤其涉及一種基于量子真隨機數的加密設備。

背景技術

隨著信息技術和量子計算的高速發展，對信息安全意識普遍提高，各種數據加密技術也相應增多。

傳統的加密方法，包括對稱加密算法和非對稱加密算法，這些在理論上都是可以被破解的。尤其量子技術發展帶來的數據處理速度突增和量子算法的優化，極大的威脅傳統加密算法。相對的一次一密的加密方法更能保證數據的安全性，一次一密的方法很早就被軍方與政府使用來保證最高機密文件的安全。一次一密要求密鑰文件的不可重復利用性和密鑰的真隨機性，因此密鑰文件本身的產生是需要硬件技術支持和經濟成本的，所以沒有被廣泛應用于商用和民用。但是隨著現代量子技術的發展，利用量子效應可以快速生成大量隨機數據，為一次一密應用于商用帶來了很大的前景。

發明內容

為了解決以上技術問題，本發明提出了一種基于量子真隨機數的加密設備，對客戶端數據加解密提高數據安全性。

本發明的技術方案是：

一種基于量子真隨機數的加密設備，主要包括：連接接口，電源電路、大容量存儲器、量子隨機數產生模塊、外圍電路。其中連接接口是與外部數據交互的接口；電源電路與各電路模塊連接，完成供電操作；大容量存儲器，存儲加密過程的中間數據，如密鑰文件存儲（用于加密和解密的密鑰信息）、密鑰信息存儲（密鑰使用情況信息）和外部數據存儲（待解密文件及已解密文件）等；量子隨機數產生模塊產生真隨機數，與大容量存儲器連接，將隨機數傳輸到大容量存儲器的密鑰文件存儲模塊中；外圍電路包括LED或按鍵等。

具體操作步驟為：

在PC端安裝本加密設備所需的應用程序。

連接接口為USB接口作為與外部數據交互的接口，連接PC端。

將硬件加密優盤接入PC端后，加密優盤應用程序啟動，檢測加密優盤中是否存在隨機數密鑰信息。如果不存在，則量子隨機數產生模塊生成量子真隨機數，這是保證一次一密的其中一個重要條件，隨機數傳輸存儲到大容量存儲模塊的密鑰文件存儲模塊中；如果加密優盤中已有足夠的密鑰信息則直接進行下一步。

通過加密優盤應用程序，選擇將要進行加密或解密操作。然后選擇PC端需要加密或解密的數據，檢測該數據是否已被加密或需要解密，如果已加密或解密則結束加/解密操作過程，否則對數據進行相應的加密或解密。

將需要加/解密數據緩存到大容量存儲器的外部數據存儲模塊中，判斷需要處理數據的大小，根據隨機數密鑰信息中密鑰使用情況，得到密鑰讀取起始位置，讀取與需要處理數據大小相當的密鑰字節數，密鑰信息與待處理數據進行按位異或數據運算完成加/解密過程，并將處理后的數據傳輸到相應位置。

每次完成密鑰加密后，隨機數密鑰信息更新存儲已加密的次數和每次的使用量等信息，避免密鑰被重復使用，這是保證一次一密的另一個重要條件。完成解密操作后，隨機數密鑰信息也進行更新。

大容量存儲器，存儲加密過程的中間數據，如密鑰文件存儲（用于加密和解密的密鑰信息）、密鑰信息存儲（密鑰使用情況信息）和外部數據存儲（待解密文件及已解密文件）等；量子隨機數產生模塊產生真隨機數，與大容量存儲器連接，將隨機數傳輸到大容量存儲器的密鑰文件存儲模塊中；