[發(fā)明專利]一種基于高斯調(diào)制與零差探測的量子數(shù)字簽名系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110873423.4
• 申請日: 2021-07-30
• 公開（公告）號: CN113572606B
• 公開（公告）日: 2023-08-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 富堯;白峻林
• 申請（專利權(quán)）人: 矩陣時光數(shù)字科技有限公司
• 主分類號: H04L9/08
• 分類號: H04L9/08;H04L9/32;H04B10/70
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• 代理人: 暫無信息

1.一種基于高斯調(diào)制與零差探測的量子數(shù)字簽名系統(tǒng)，其特征在于：包括發(fā)送端、接收端和驗(yàn)證端，發(fā)送端包括相互連接的第一量子通信單元和第一經(jīng)典處理單元，接收端包括相互連接的第二量子通信單元和第二經(jīng)典處理單元，驗(yàn)證端包括相互連接的第三量子通信單元和第三經(jīng)典處理單元；其中發(fā)送端和接收端之間的量子通信單元、發(fā)送端和驗(yàn)證端之間的量子通信單元均通過量子信道連接，發(fā)送端和接收端之間的經(jīng)典處理單元、發(fā)送端和驗(yàn)證端之間的經(jīng)典處理單元均通過經(jīng)典信道連接，接收端和驗(yàn)證端之間的經(jīng)典處理單元均通過經(jīng)典信道連接；

所述第一量子通信單元用于處理和測量來自接收端和驗(yàn)證端的信號光與參考光，所述第二量子通信單元和第三量子通信單元均用于制備并發(fā)送信號光與參考光至發(fā)送端；所述第一經(jīng)典處理單元、第二經(jīng)典處理單元和第三經(jīng)典處理單元均用于對零差測量的測量結(jié)果進(jìn)行后續(xù)的選擇原始密鑰、經(jīng)典糾錯和隱私放大，得到最終密鑰，第一經(jīng)典處理單元還用于生成數(shù)字簽名，第二經(jīng)典處理單元和第三經(jīng)典處理單元還用于完成數(shù)字簽名的驗(yàn)證過程；

其中，所述第一經(jīng)典處理單元包括第一密鑰選擇模塊、摘要加密模塊和第一哈希函數(shù)及摘要生成模塊；第一密鑰選擇模塊對發(fā)送端的密鑰K_AB、密鑰K_AC做異或操作得到密鑰串之后第一密鑰選擇模塊從密鑰串K_A中隨機(jī)選擇出n位密鑰進(jìn)入第一哈希函數(shù)及摘要生成模塊用于生成基于線性反饋移位寄存器的哈希函數(shù)，將需要簽名的消息輸入第一哈希函數(shù)及摘要生成模塊，利用生成的哈希函數(shù)對需要簽名的消息生成第一摘要；密鑰串K_A中剩下的密鑰取n位密鑰進(jìn)入摘要加密模塊，對進(jìn)入摘要加密模塊的第一摘要進(jìn)行加密,生成最終的數(shù)字簽名；

所述第二經(jīng)典處理單元和第三經(jīng)典處理單元包括驗(yàn)證簽名模塊、第二密鑰選擇模塊、第二哈希函數(shù)及摘要生成模塊和摘要解密模塊，第一經(jīng)典處理單元將生成的數(shù)字簽名和需要簽名的消息一起發(fā)送給第二經(jīng)典處理單元的驗(yàn)證簽名模塊，第二經(jīng)典處理單元的驗(yàn)證簽名模塊在接收到生成的數(shù)字簽名和需要簽名的消息之后將發(fā)送端與接收端之間生成的最終密鑰K_AB、生成的數(shù)字簽名和需要簽名的消息發(fā)送給第三經(jīng)典處理單元的驗(yàn)證簽名模塊，第三經(jīng)典處理單元的驗(yàn)證簽名模塊在接收到發(fā)送端與接收端之間生成的最終密鑰K_AB、生成的數(shù)字簽名和需要簽名的消息之后將發(fā)送端與驗(yàn)證端之間生成的最終密鑰K_AC發(fā)送給第二經(jīng)典處理單元的驗(yàn)證簽名模塊；

此時，第二經(jīng)典處理單元的驗(yàn)證簽名模塊和第三經(jīng)典處理單元的驗(yàn)證簽名模塊均含有密鑰K_AB和密鑰K_AC，將兩個密鑰發(fā)送至各自的第二密鑰選擇模塊做異或操作得到密鑰串即可得到與第一經(jīng)典處理單元相同的最終密鑰串；第二密鑰選擇模塊從密鑰串K_A中選取與發(fā)送端的第一哈希函數(shù)及摘要生成模塊生成基于線性反饋移位寄存器的哈希函數(shù)時相同的密鑰進(jìn)入第二哈希函數(shù)及摘要生成模塊用于生成同樣的哈希函數(shù)，再將接收到的需要簽名的消息輸入第二哈希函數(shù)及摘要生成模塊，利用生成的哈希函數(shù)對需要簽名的消息生成第二摘要，并返回給驗(yàn)證簽名模塊；第二密鑰選擇模塊在密鑰串K_A中剩下的密鑰中選取與發(fā)送端的摘要加密模塊加密第一摘要時相同的密鑰進(jìn)入摘要解密模塊，對進(jìn)入摘要解密模塊的數(shù)字簽名進(jìn)行解密操作，得到第三摘要，并返回給驗(yàn)證簽名模塊；第二經(jīng)典處理單元的驗(yàn)證簽名模塊和第三經(jīng)典處理單元的驗(yàn)證簽名模塊均將得到的第二摘要和第三摘要進(jìn)行對比，如果第二摘要和第三摘要相同則接受這一次簽名；反之，不接受這次簽名。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于高斯調(diào)制與零差探測的量子數(shù)字簽名系統(tǒng)，其特征在于：所述第二量子通信單元和第三量子通信單元均包括主激光器模塊、第一從激光器模塊、第一光學(xué)傳輸模塊、信號加載模塊、第一分束模塊和合束模塊；所述主激光器模塊產(chǎn)生的激光脈沖通過第一分束模塊得到第一主激光脈沖與第二主激光脈沖，所述第一主激光脈沖通過第一光學(xué)傳輸模塊到達(dá)第一從激光器模塊，第一主激光脈沖被用作第一從激光器模塊的種子光，使得第一從激光器模塊以注入鎖定的方式生成第一從激光脈沖，第一從激光脈沖經(jīng)過第一光學(xué)傳輸模塊到達(dá)信號加載模塊，信號加載模塊對第一從激光脈沖加載信息變成信號光；第二主激光脈沖直接傳輸?shù)胶鲜K與加載信息的信號光進(jìn)行合束，得到信號脈沖。