[發明專利]基于量子游走的改進型一次一密量子代理簽名方法

有效

• 申請號: 202010831748.1
• 申請日: 2020-08-18
• 公開（公告）號: CN111988139B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 石金晶;張倩;馮艷艷;黎振煥;施榮華
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: H04L9/08
• 分類號: H04L9/08;H04L9/32
• 代理公司: 長沙永星專利商標事務所(普通合伙) 43001
• 代理人: 周詠;米中業

本發明公開了一種基于量子游走的改進型一次一密量子代理簽名方法，包括初始階段的步驟；授權階段的步驟；簽名階段的步驟和驗證階段的步驟。本發明提出了基于量子游走以及改進型一次一密的量子代理簽名方案，在傳統的量子一次一密算法中引入量子中的CNOT門來輔助加密和用于制備代理簽名態，同時在代理簽名方與驗證方之間采用基于量子游走的隱形傳輸方案傳輸被隨機序列加密后的信息副本；本發明方法無需提前制備糾纏態，而是在過程中自動產生，而且可靠性高、安全性好且實用性較好。

技術領域

本發明屬于量子通信領域，具體涉及一種基于量子游走的改進型一次一密量子代理簽名方法。

背景技術

隨著經濟技術發展和人們生活水平的提高，數據安全已經成為了人們越來越關注的重點之一。而數字簽名發展至今，已經廣泛應用于電子支付、電子商務、電子政務等諸領域，同時為了適應不同應用場景的特殊需求，還衍生出了許多分支，例如代理簽名，盲簽名，群簽名等。同樣的，在數字簽名的應用中，人們最關心的莫過于其安全性。隨著經典數字簽名的安全性面臨著越來越大的挑戰，學者們紛紛將目光轉向了量子簽名方案。量子簽名方法的安全性是基于量子不可克隆定理以及海森堡測不準原理。因此，理論上量子簽名是絕對安全的。

在量子簽名的發展過程中，量子隱形傳輸以及量子一次一密算法(QOTP)的出現，進一步提高了各種簽名協議的安全性。作為量子隱形傳輸的關鍵，量子糾纏態一直以來都難以制備，而近年來興起的量子游走技術很大程度上化解了這一過程中的困難，使得其在物理設備上得以實現。但是，在傳統的量子一次一密算法中，加密算符與待加密位之間一一對應的關系，給不少量子簽名方案帶來了潛在的偽造和否認攻擊等安全風險，使得量子簽名方案的可靠性和安全性收到了極大的挑戰。

發明內容

本發明的目的在于提供一種可靠性高、安全性好且實用性較好的基于量子游走的改進型一次一密量子代理簽名方法。

本發明提供的這種基于量子游走的改進型一次一密量子代理簽名方法，包括如下步驟：

S1.初始階段的步驟：用于制備所有加解密過程中用到的密鑰，同時原始簽名方制備待簽名量子序列；

S2.授權階段的步驟：用于原始簽名方制備同意代理簽名方進行代理簽名的授權信息，并將授權信息下發代理簽名方和仲裁方；

S3.簽名階段的步驟：代理簽名方完成代理簽名，同時保證被簽名信息的可靠性；

S4.驗證階段的步驟：驗證方驗證步驟S3已經完成的代理簽名的有效性，并且在仲裁方的幫助下驗證傳輸信息的可靠性。

步驟S1所述的初始階段的步驟，具體包括如下步驟：

A.原始簽名方將待簽名的n1比特的二進制信息M＝{M₁,M₂,…,M_i,…,M_n1}進行加密，從而得到對應的待簽名量子序列其中，M_i∈{0,1},i＝1,…,n1；且m＝1對應著M_i＝0，m＝-1對應著M_i＝1；

B.代理簽名方與驗證方、原始簽名方共享代理簽名密鑰{K_AT,K_AC}，仲裁方與驗證方、原始簽名方共享仲裁密鑰{K_BT,K_CT}；而且代理簽名密鑰和仲裁密鑰均由QKD協議產生。

步驟S2所述的授權階段的步驟，具體包括如下步驟：

a.原始簽名方制備身份授權待簽名量子序列；

b.原始簽名方將將制備的身份授權待簽名量子序列的兩個副本加密后發送給代理簽名方和仲裁方，從而確認代理簽名方的身份。