[發(fā)明專利]連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的秘密協(xié)商方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911031115.6
• 申請日: 2019-10-28
• 公開（公告）號: CN110798312A
• 公開（公告）日: 2020-02-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃端;李伯鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號: H04L9/08
• 分類號: H04L9/08;H04L1/00;H03M13/11
• 代理公司: 43001 長沙永星專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙)
• 代理人: 周詠;米中業(yè)

本發(fā)明公開了一種連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的秘密協(xié)商方法，包括本地譯碼器協(xié)商的步驟以及全局譯碼器協(xié)商的步驟。本發(fā)明提供的這種連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的秘密協(xié)商方法，利用全局耦合低密度奇偶校驗(yàn)碼的結(jié)構(gòu)特性完成多個數(shù)據(jù)塊同時譯碼，可以大大提高譯碼速度，高速譯碼可以滿足高速的連續(xù)變量量子秘鑰分發(fā)系統(tǒng)的技術(shù)要求；同時，在整個譯碼過程中存在本地譯碼器和全局譯碼器，針對譯碼出錯的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行二次譯碼可以大大降低系統(tǒng)的誤幀率和誤碼率，可以提高連續(xù)變量量子秘鑰分發(fā)系統(tǒng)的協(xié)商效率；因此本發(fā)明方法的可靠性高、準(zhǔn)確性好且譯碼速度快。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于信息安全技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的秘密協(xié)商方法。

背景技術(shù)

在通信技術(shù)迅速發(fā)展的背景下，社會對信息通信的安全性的要求越來越高。近年來，量子密鑰分發(fā)引起了越來越大的關(guān)注，量子密鑰分發(fā)是利用量子糾纏效應(yīng)進(jìn)行信息傳遞的一種新的通信方式。量子密鑰分發(fā)利用量子特性可以保證通信的無條件安全性。量子密鑰分發(fā)分為連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)和離散變量量子密鑰分發(fā)兩種，連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)相比于離散變量量子密鑰分發(fā)，可以實(shí)現(xiàn)單個脈沖編碼多個比特因此可以實(shí)現(xiàn)更高的通信速率和效率。在連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)中包括信號制備、信號傳輸和信號的接收。秘密協(xié)商在信號接收中占據(jù)重要的地位，通過秘密協(xié)商可以去除錯誤的碼元。秘密協(xié)商又可以分為正向協(xié)商和反向協(xié)商兩種：正向協(xié)商為接收端根據(jù)發(fā)送端的數(shù)據(jù)進(jìn)行糾錯處理，而反向協(xié)商則是發(fā)送端根據(jù)接收端的數(shù)據(jù)進(jìn)行糾錯處理。由于正向協(xié)商無法突破3dB理論極限，因此，在反向協(xié)商中使用低密度奇偶校驗(yàn)碼成為了普遍的技術(shù)方案。

在連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)技術(shù)中，人們通常使用常規(guī)的低密度奇偶校驗(yàn)碼完成秘密協(xié)商過程。但是由于低密度奇偶校驗(yàn)碼的校驗(yàn)矩陣的稀疏性，導(dǎo)致在協(xié)商過程中復(fù)雜度大大增加，而且計算的復(fù)雜度和協(xié)商的時間也將大大增加。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種可靠性高、準(zhǔn)確性好且譯碼速度快的連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的秘密協(xié)商方法。

本發(fā)明提供的這種連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的秘密協(xié)商方法，包括如下步驟：

S1.本地譯碼器協(xié)商；

S2.全局譯碼器協(xié)商。

步驟S1所述的本地譯碼器協(xié)商，具體為利用全局耦合低密度奇偶檢驗(yàn)碼結(jié)構(gòu)特性完成一級譯碼。

步驟S1所述的本地譯碼器協(xié)商，具體為采用如下步驟進(jìn)行協(xié)商：

A.發(fā)送方將發(fā)送數(shù)據(jù)通過高斯信道發(fā)送到接收端；

B.接收端將數(shù)據(jù)和隨機(jī)秘鑰進(jìn)行編譯，再將編譯的信息發(fā)送給發(fā)送端；

C.接收端和發(fā)送端將編譯的數(shù)據(jù)分為與本地譯碼器數(shù)量相同的子數(shù)據(jù)塊，并采用本地譯碼器對各個子數(shù)據(jù)塊進(jìn)行譯碼；

D.接收端和發(fā)送端利用本地譯碼器中校驗(yàn)矩陣的本地校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)對譯碼結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)：

若檢驗(yàn)結(jié)果正確，則譯碼結(jié)果為秘鑰序列，本次秘密協(xié)商完成；

若檢驗(yàn)結(jié)果錯誤，則進(jìn)行全局譯碼器協(xié)商。

步驟S2所述的全局譯碼器協(xié)商，具體為利用全局耦合低密度奇偶檢驗(yàn)碼結(jié)構(gòu)特性完成二級譯碼。

步驟S2所述的全局譯碼器協(xié)商，具體為采用如下步驟進(jìn)行協(xié)商：

a.采用全局譯碼器對步驟C中譯碼錯誤的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行二次譯碼；

b.采用校驗(yàn)矩陣中的全局校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)對步驟a的譯碼結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)：

若檢驗(yàn)結(jié)果正確，則譯碼結(jié)果為秘鑰序列，本次秘密協(xié)商完成；

若檢驗(yàn)結(jié)果錯誤，則發(fā)送錯誤信息到發(fā)送端；本次秘密協(xié)商失敗。