[發明專利]一種基于XOR加密的仲裁量子簽名方法

有效

• 申請號: 202010196798.7
• 申請日: 2020-03-19
• 公開（公告）號: CN111224780B
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 鄭曉毅;蘇景軍;匡暢
• 申請（專利權）人: 廣東水利電力職業技術學院（廣東省水利電力技工學校）
• 主分類號: H04L9/08
• 分類號: H04L9/08;H04L9/32;H04B10/70
• 代理公司: 深圳科潤知識產權代理事務所(普通合伙) 44724
• 代理人: 孫長虹

本發明公開了一種基于XOR加密的仲裁量子簽名方法，包括簽名者Alice、接收者Bob和仲裁者Trent，以及三方共享的三粒子GHZ態量子密鑰，三粒子GHZ態是量子通信中常用的糾纏資源，簽名方法如下：初始化階段、簽名階段和驗證階段。簽名者Alice、接收者Bob和仲裁者Trent共享三粒子GHZ態并各自對自己的粒子信息保密，借用傳統的XOR加密和解密方法，通過共享GHZ態對量子消息進行加密和簽名，通過引入誘騙光子態，改進常規仲裁量子簽名協議的流程,實現了不可偽造性和不可否認性的要求，最后可以看到，該協議的加密不涉及復雜的加密方法或復雜的量子運算，因此比其他方法更實用。

技術領域

本發明涉及量子密碼學技術領域，具體為一種基于XOR加密的仲裁量子簽名方法。

背景技術

隨著對AQS研究工作的發展，部分研究者開始針對協議的安全性進行研究。2011年，Gao等人指出基于量子一次一密方式加密的AQS存在一個安全漏洞。這是因為在加密中使用的Pauli操作是可交換的，因此接收者可以偽造一個量子簽名。隨后，Choi等人提出了一種能夠抵抗Gao等人報道的攻擊方法的AQS協議。這是基于改進的QOTP加密。但是，張等人指出這種方法不能阻止接收者偽造簽名。相反，他們利用周提出的混合密鑰量子加密思想來設計一種可以應用于量子簽名協議的多重加密方法。2015年，Li等人提出了一種基于鏈式CNOT操作的新型AQS協議。該協議通過使用鏈式CNOT操作來加密量子消息，并且可以抵抗Pauli操作可能產生的簽名偽造。后來，羅等人針對李的協議也提出了一種新的偽造攻擊方法。對此，2017年，張等人使用密鑰控制的思想來改進用于加密量子消息的鏈式CONT操作。該協議通過引入共享的密鑰控制置換操作來重新排序量子消息的位置，從而增強了抵御偽造攻擊的能力。然而，協議中對量子操作的要求非常高，使得協議難以在實際條件下實現。

所有的AQS協議應具有兩個基本安全條件：不可偽造性和不可否認性。為了提高協議的安全性，大多數AQS協議均是針對增強量子消息加密和量子簽名的安全性來設計的。雖然安全性能得到改善，但是需要消耗更多的量子資源和量子操作，這增加了實際應用的難度，為此我們提出一種基于XOR加密的仲裁量子簽名方法用于解決上述問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于XOR加密的仲裁量子簽名方法，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種基于XOR加密的仲裁量子簽名方法，包括簽名者Alice、接收者Bob和仲裁者Trent，以及三方共享的三粒子GHZ態量子密鑰，所述三粒子GHZ態是量子通信中常用的糾纏資源，如表達式(1)：對所有的三個粒子執行幺正Hadamard操作(H操作),可以得到表達式(2):

根據三粒子GHZ態量子密鑰簽名方法如下：

A、初始化階段

(I1)Trent準備n+d組GHZ態,并對GHZ態三個粒子中每個粒子執行Hadamard操作,可以得到表達式(3)：并對于每個GHZ態粒子，Trent保留其中一個粒子，并將其余兩個粒子分別分發給Alice和Bob；

(I2)Trent隨機使用n+d組GHZ態中的d組GHZ態來驗證傳輸通道的安全性，方法如下：Trent對隨機選取的d組GHZ態中自己保留有的粒子隨機選擇測量基，Z基{|0，|1}或者X基{|+，|-}，做單粒子基測量，并按照一定的記錄規則記錄測量結果，隨后，Trent公布d組GHZ態的具體位置和具體的測量基信息M_i＝{M₁,M₂,M₃...M_d},M_d∈{X,Z}；