校正量子密钥分配协议中的比特误差的排列方法技术

提供一种协商量子密钥协商协议中的比特误差的排列方法。本发明专利技术的一方面提供一种校正比特误差的比特流排列方法，在量子密钥误差校正协议中在执行下一误差校正步骤之前排列比特流序列，包括误差校正过程的多个步骤，更特别地，提供一种排列量子密钥误差校正协议中的比特流的方法，包括通过基于修正后的比特流的长度和下一误差校正步骤中块的长度执行线性模运算来改变所述比特流中包括的比特的顺序的步骤。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开在一个或多个实施方式中涉及协商量子密钥分配协议中的比特误差的排 列方法。更特别地，本公开涉及一种在误差校正的各步骤中有效重新定位比特误差以去除 通过量子密钥分配协议产生的密钥串的比特误差的排列方法。
技术介绍
这个部分中的叙述仅仅提供了与本公开相关的背景信息，并不一定构成现有技 术。 量子密钥分配（以下，被简称为QKD)为了在发送器和接收器之间共享加密密钥而 不将关于密钥的任何信息泄露给窃听方，利用不确定性或随机性。 现在，描述使用BB84协议（QKD协议中的一种）的量子密钥分配过程。最开始，发 送器产生随机数序列（1和0的序列：发送数据），并且随机地确定发送代码（+ :对应于能够 识别在水平方向和垂直方向上偏振的光的测量设备，X :对应于能够识别在对角方向上偏 振的光的测量设备）。通过使用随机数序列和发送代码的组合，自动地确定发送光的偏振方 向。这个阶段执行量子信号的发送，诸如具有〇和+的组合的水平偏振光，具有1和+的组 合的垂直偏振光，具有0和X的组合的45°对角偏振光，具有1和X的组合的135°对角 偏振光。 然后，接收器随机地确定接收代码（如上，+ :能够识别在水平方向和垂直方向上 偏振的光，X :能够识别在对角方向上偏振的光），并且测量量子信道上的光以得到接收数 据（原始密钥）。这里，发送代码和接收代码彼此相同的概率是1/2,因为发送器和接收器 分别任意地确定发送代码和接收代码。如果代码相同，则接收器得到与发送器产生的随机 数序列中的比特相同的比特作为接收数据。例如，接收器用水平偏振光和接收代码+的组 合得到〇,用垂直偏振光和接收代码+的组合得到1，用45°对角偏振光和接收代码X的组 合得到〇,用135°对角偏振光和接收代码X的组合得到1。然而，如果代码不相同，则由于 量子力学特性，导致发送器产生的随机数序列和接收器测得的接收数据之间没有关联性。 接着，发送器和接收器交换并共享代码信息，以确定发送代码和接收代码是否相 同，并且只保留与相同部分对应的随机数序列和接收数据。 随后，发送器和接收器公开了剩余随机数序列和接收数据的特定随机确定部分 (例如，一半），以检查量子比特误差率（以下，被简称为QBER)，从而确定是否有任何攻击者 窃听。尽管当发送和接收系统以及信道没有误差时剩余随机数序列和接收数据将完全彼此 相同，但由于发送和接收系统以及信道的不完美，在实际QKD系统中出现大约3%至7%的 QBER。然而，由于攻击者的窃听攻击基于量子力学原理将QBER增至25%或更大（当整个比 特串被窃听时），因此基于合适的参考值（例如，8% )确定是否存在窃听攻击。如果QBER 超过该合适的参考值，则确定检测到窃听，停止并且重新开始QKD协议。否则，如果QBER等 于或低于该合适的参考值，则确定是正常状态，在QBER计算之后剩余的其余随机数序列或 接收数据被用作筛选的密钥。 因为由于信道以及发送和接收系统的不完美，导致通过QKD协议产生的筛选的密 钥具有大约3%至7%的比特误差，所以必须实现由协商过程和隐私放大过程组成的后处 理协议，协商过程用于协商或去除比特误差，隐私放大过程用于去除在量子通信过程中泄 露的信息和在协商过程中泄露的信息。后处理过程在操作和通信方面的效率需要被升至最 大，以提高包括后处理过程的QKD协议的密钥产生速度。 协商过程使用各种密钥协商协议。其代表性示例包括Cascade、Winnow和低密度 奇偶校验（LDPC)协议，当前提议能够提高这些协议的效率的方案。 图la和图lb是分别示出Cascade协议和Winnow协议的示图。 如图la中所示，Cascade协议适于将比特串划分成具有合适大小的块，并且通过 基于各个块的奇偶运算利用二分查找检测误差比特，来协商或去除各块中包括的误差比 特。Cascade协议不适于实现高速QKD协议：尽管Cascade协议在协商过程期间没有产生 另外的比特误差，但单个协商过程只可在包括奇数比特误差的块中协商单个比特误差，因 此应该重复巨大数量的次数以协商所有的比特误差。 图lb中示出的Winnow协议是使用海明码（Hamming code)的校正子协商具有不 同奇偶比特的块中的误差比特以替代二分查找的方案。 表1组织了 Cascade协议、Winnow协议和LDPC协议的特征。 表 1 【主权项】1. 一种协商执行迭代协商过程的量子密钥协商协议中的比特误差的排列方法，所述排 列方法包括： 通过基于得自前一协商步骤的比特串的长度和用于后续协商步骤的块的长度执行线 性模运算，在所述后续协商步骤之前，排列所述比特串中的比特。2. 根据权利要求1所述的排列方法，其中通过F: X - ax+b (mod n)给出所述线性模运 算，其中，"x"代表比特的位置，"a"代表用于所述后续协商步骤的块的长度，"b"代表任意 整数，"n"代表所述比特串的长度。3. 根据权利要求1所述的排列方法，所述排列方法还包括： 改变所述比特串的长度（n)和用于所述后续协商步骤的块的长度（a)中的至少一个以 满足 gcd(n, a) = 1。4. 根据权利要求3所述的排列方法，其中改变n和a中的至少一个包括如果a是2的 幂，则将n变成奇数。5. 根据权利要求1所述的排列方法，其中所述量子密钥协商协议是用于将得自各协商 步骤的比特串划分成块并且对各块执行预定操作的方案。6. -种协商通过量子密钥分配（QKD)协议产生的筛选的密钥中的比特误差的方法，所 述方法包括： 重复执行协商步骤，所述协商步骤包括以下子步骤： (1) 将经受比特误差协商的比特串划分成具有预定长度的块； (2) 通过对子步骤（1)中划分的各块执行奇偶校验，搜索包含奇数比特误差的块； (3) 对包含奇数比特误差的块执行根据协商协议进行的预定操作， 其中，通过基于在前一协商步骤中协商的比特串的长度和用于后续协商步骤的块的长 度执行线性模运算，在所述后续协商步骤之前，排列所述协商的比特串中的比特。【专利摘要】提供一种协商量子密钥协商协议中的比特误差的排列方法。本专利技术的一方面提供一种校正比特误差的比特流排列方法，在量子密钥误差校正协议中在执行下一误差校正步骤之前排列比特流序列，包括误差校正过程的多个步骤，更特别地，提供一种排列量子密钥误差校正协议中的比特流的方法，包括通过基于修正后的比特流的长度和下一误差校正步骤中块的长度执行线性模运算来改变所述比特流中包括的比特的顺序的步骤。【IPC分类】H04L9-06, H04L9-18【公开号】CN104737495【申请号】CN201380055185【专利技术人】崔晶云 【申请人】Sk电信有限公司【公开日】2015年6月24日【申请日】2013年8月26日【公告号】WO2014065497A1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种协商执行迭代协商过程的量子密钥协商协议中的比特误差的排列方法，所述排列方法包括：通过基于得自前一协商步骤的比特串的长度和用于后续协商步骤的块的长度执行线性模运算，在所述后续协商步骤之前，排列所述比特串中的比特。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔晶云，
申请(专利权)人：SK电信有限公司，
类型：发明
国别省市：韩国;KR