[發明專利]基于對稱密鑰池的數據鏈抗量子計算通信方法及系統

有效

• 申請號: 202010555948.9
• 申請日: 2020-06-17
• 公開（公告）號: CN111901100B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發明（設計）人: 富堯;鐘一民;楊羽成
• 申請（專利權）人: 南京如般量子科技有限公司;如般量子科技有限公司
• 主分類號: H04L9/08
• 分類號: H04L9/08;H04L9/40;H04B1/7156;H04L9/32
• 代理公司: 南京中盟科創知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32279
• 代理人: 孫麗君

1.基于對稱密鑰池的數據鏈抗量子計算通信方法，其特征在于，發送方和接收方配置有相同的對稱密鑰池和計算函數；所述通信方法包括以下步驟：

(1)發送方通過同步字頭法與接收方進行跳頻同步，并預先約定選取同步字頭中的至少一部分信息作為初始信息；

(2)發送方根據初始信息計算第一根密鑰：計算第一根密鑰的初始位置指針，初始位置指針指向密鑰池中某個隨機數的位置；通過不同的計算函數對初始信息進行計算，為第一根密鑰中的每一位數據計算一個步長；將第一根密鑰中每一位數據的步長與初始位置指針進行聯合運算，得到第一根密鑰中每一位數據的指針，根據第一根密鑰中每一位數據的指針從對稱密鑰池中取出相應的隨機數組成第一根密鑰；

同理，根據第一根密鑰分別計算出第一信息加密密鑰、第一消息認證密鑰、第一擴頻序列、第一跳頻序列；

(3)發送方用第一消息認證密鑰對待發送消息進行加密計算，得到第一消息認證碼；然后用第一信息加密密鑰對待發送消息及第一消息認證碼進行加密，得到第一加密消息；再用第一擴頻序列對第一加密消息進行直接序列擴頻處理，得到第一直擴信息，將第一直擴信息進行數字調制，得到調制信號；最后根據第一跳頻序列產生跳頻載波對調制信號進行跳頻處理，得到跳頻信號；發送方發送跳頻信號，完成數據發送；

(4)接收方接收跳頻信號，根據同步字頭中的初始信息，采用與發送方相同的方法計算出第二根密鑰、第二信息加密密鑰、第二消息認證密鑰、第二擴頻序列、第二跳頻序列；

(5)接收方采用計算出的第二信息加密密鑰、第二消息認證密鑰、第二擴頻序列、第二跳頻序列對接收到的跳頻信號依次進行解跳處理、解調處理、直接序列擴頻逆操作、信息解密、消息認證處理，完成數據接收。

2.根據權利要求1所述的基于對稱密鑰池的數據鏈抗量子計算通信方法，其特征在于，發送方通過同步字頭法與接收方進行跳頻同步的具體步驟包括：

(1-1)根據系統實時信息TOD計算隨機碼：選取系統實時信息TOD的高字節部分，將其映射為隨機碼的初始位置指針；通過不同的計算函數對系統實時信息TOD的高字節部分進行計算，為隨機碼中每一位數據計算一個步長，將隨機碼中每一位數據的步長與隨機碼的初始位置指針進行聯合運算，得到隨機碼中每一位數據的指針，根據隨機碼中每一位數據的指針從對稱密鑰池中取出相應的隨機數組成隨機碼；

(1-2)根據隨機碼計算得到同步頻率并進行跳頻同步。

3.根據權利要求1所述的基于對稱密鑰池的數據鏈抗量子計算通信方法，其特征在于，所述初始信息為系統實時信息TOD。

4.根據權利要求1所述的基于對稱密鑰池的數據鏈抗量子計算通信方法，其特征在于，所述接收方在信息解密后進行消息認證處理的具體步驟為：

接收方在信息解密后得到發送方發送的消息本身及第一消息認證碼；

接收方根據第一消息認證密鑰與發送方發送的消息計算出第二消息認證碼；

判斷第一消息認證碼與第二消息認證碼是否一致，若一致，則將信息解密后消息本身作為接收結果；若不一致，則刪除接收的數據，并向發送端反饋信息接收失敗信息。

5.基于對稱密鑰池的數據鏈抗量子計算通信系統，包括發送方和接收方，其特征在于，所述發送方和接收方均配置有密鑰卡和存儲器和處理器；所述密鑰卡中存儲有對稱密鑰池和計算函數，所述存儲器存儲有至少一個指令，所述處理器根據密鑰卡存儲的數據執行所述至少一個指令以實現權利要求1至4任意一項所述的基于對稱密鑰池的數據鏈抗量子計算通信方法。