[發明專利]一種基于量子通信的區塊鏈加密方法

有效

• 申請號: 202010730303.4
• 申請日: 2020-07-27
• 公開（公告）號: CN111988281B
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 曹浩;張元婷;呂雅潔;黃心依;張琪
• 申請（專利權）人: 安徽科技學院
• 主分類號: H04L9/40
• 分類號: H04L9/40;H04L9/08;H04L9/14;G06F21/64;G06F21/60
• 代理公司: 南京君陶專利商標代理有限公司 32215
• 代理人: 嚴海晨

1.一種基于量子通信的區塊鏈加密方法，包括發送終端、發送服務器、接收服務器和接收端；其特征在于：所述發送終端的輸出端發送的明文數據進行加密后傳輸至發送服務器的輸入端，所述發送服務器的輸出端將接收到的加密數據二次加密后傳輸至接收服務器的輸入端，所述接收服務器的輸出端將一次解密后的密文數據傳輸至接收終端的輸入端，所述接收終端通過密鑰對輸入端接收到的密文數據進行二次解密以得到明文數據；

其加密方法包括以下步驟：

步驟一、一次加密，發送終端在發送明文數據前，將明文數據以區塊為單位進行劃分，明文分成若干個塊M1、M2、…、Mt，先由量子密鑰對各個明文數據區塊進行第一次加密，用量子密鑰分發的方法產生隨機密鑰比特，然后對明文加密，以得到密文數據A，加密得到密文數據A=A1、A2、…、At，利用哈希函數H計算H（A1）、H（A1A2）、…、H（A1A2…At），記A＇= A1 A2…At H（A1）H（A1A2）…H（A1A2…At）；

步驟二、二次加密，密文數據A傳輸至發送服務器后，發送服務器產生一組隨機密鑰對密文數據A的各個區塊進行二次加密，以得到密文數據B，用隨機密鑰對A＇= A1 A2…At H（A1）H（A1A2）…H（A1A2…At）加密；

步驟三、密文數據及隨機密鑰傳輸，發送服務器將得到的密文數據B進行打包，同時對所產生的隨機密鑰也進行打包后，共同傳輸至接收服務器；

所述步驟三中，對密文數據B和隨機密鑰分別進行分段打包，且每段所包括的字符相同，且密文數據B與隨機密鑰呈分段式交叉傳輸；

步驟四、密鑰傳輸，通過認證信道將發送終端處的量子密鑰傳輸至接收終端；

步驟五、一次解密，接收服務器接收到密文數據B和隨機密鑰后，通過隨機密鑰對密文數據B進行一次解密，第一次解密后得到A＇＇= A1＇ A2＇…At＇ H（A1）＇H（A1A2）＇…H（A1A2…At）＇，并驗證等式H（A1＇）= H（A1）＇、H（A1＇A2＇）= H（A1 A2）＇、…、H（A1＇A2＇…At＇）=H（A1A2…At）＇是否成立，如果成立，提取出密文數據A=A1、A2…At，以得到密文數據A；

步驟六、二次解密，密文數據A傳輸到接收終端后，由量子密鑰對密文數據A進行二次解密，以得到明文數據。

2.根據權利要求1所述的一種基于量子通信的區塊鏈加密方法，其特征在于：所述發送終端的輸出端所發送的明文數據包括數字、字母、文字、圖片或視頻類型；

其中，數字、字母或文字類型的數據直接由量子密鑰進行加密；

圖片數據包括文字圖片數據和圖像數據，文字圖片數據的加密包括：先進行掃描以轉換成段落文字，然后進行量子密鑰加密，圖像數據的加密包括：先進行掃描以獲取矢量點，并變換成離散采樣點集合,以實現對圖像空間的離散化，把采樣點上表示亮暗信息的連續量離散化后，用數值表示出來即可獲得圖像數據，然后對所獲得的數據經由量子密鑰進行加密；

視頻數據的加密包括：先將視頻內容按照每一幀劃分為連續的圖像序列，然后根據圖像數據的采集方式進行數據采集，最后再由量子密鑰進行加密。

3.根據權利要求1所述的一種基于量子通信的區塊鏈加密方法，其特征在于：所述發送終端所發出的明文數據經由量子密鑰和隨機密鑰形成雙層加密措施。

4.根據權利要求1所述的一種基于量子通信的區塊鏈加密方法，其特征在于：所述發送服務器用于將隨機密鑰與密文數據B傳輸給接收服務器，而量子密鑰經由量子信道單獨傳輸，且量子信道為光纖傳輸線路。

5.根據權利要求1所述的一種基于量子通信的區塊鏈加密方法，其特征在于：所述步驟一中，進行一次加密的量子密鑰采用量子態作為信息載體。