量子通信隐秘查询方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种量子通信隐秘查询方法及系统，通过查询终端、中继系统及数据库之间的量子通信交互，实现隐秘查询，既可以消除量子隐秘查询中多光子的安全隐患，防止查询过程中泄露数据库的信息，又能够保护客户信息及数据库的安全，还可以在多个用户同时发起查询请求时，同时进行隐秘查询动作。

Cryptic query method and system for quantum communication

The invention provides a quantum communication cryptic query method and system. Through the query terminal, the relay system and the quantum communication between the database, the secret query can be realized. It can not only eliminate the hidden danger of multi photon in the quantum secret query, prevent the information of the data base in the query process, but also protect the customer information. As well as database security, it can also conduct secret query actions when multiple users initiate query requests simultaneously.

【技术实现步骤摘要】
量子通信隐秘查询方法及系统
本专利技术涉及量子通信
，具体而言，涉及一种量子通信隐秘查询方法及系统。
技术介绍
随着互联网技术的快速发展，通过数据查询搜索引擎进行数据信息的搜索查询是一种巨大的业务。为了避免客户的隐私被泄露，避免数据库在被访问时受到攻击，需要搜索引擎具有隐秘查询的功能。现有隐秘查询方法大多基于公钥加密算法，其安全性基于计算能力假设，正受到计算机日益增长的计算能力威胁。而量子隐秘查询系统往往使用经过强衰减的激光源，从而发射的激光脉冲中会存在多光子脉冲的情况，使得用户在每次查询时可能获得太多其他存储地址的信息，造成数据库信息不必要的额外泄露。而且，现有量子隐秘查询系统是点对点系统，搜索引擎服务的用户范围有限，且不能够支持多用户同时对数据库发起查询请求。
技术实现思路
为了克服现有技术中的上述不足，本专利技术的目的在于提供一种量子通信隐秘查询方法，应用于量子通信隐秘查询系统，所述量子通信隐秘查询系统包括查询终端、中继系统及数据库；所述方法包括：所述中继系统接收查询终端发送的查询请求，生成多对纠缠粒子并将每对纠缠粒子中的一个分发给所述查询终端；所述中继系统与所述查询终端分别在预设的两组测量基中随机选择一组通过单光子探测器对各自的多个纠缠粒子分别进行测量，在所述中继系统与查询终端对同一对纠缠粒子均测量成功时，分别记录同时成功测量时选用的纠缠粒子序号、测量基及测量比特值；当所述中继系统与所述查询终端同时成功测量的纠缠粒子对的数量大于k*N次时，所述中继系统将每次成功测量的纠缠粒子序号发送给数据库，其中，N为所述数据库的数据位长度；所述数据库从多次成功测量中随机选取k*N次成功测量的纠缠粒子序号组成k行N列的纠缠粒子序号矩阵，并将所述纠缠粒子序号矩阵发送给所述中继系统及查询终端；所述中继系统根据所述纠缠粒子序号矩阵、所述成功测量的测量基及测量结果，生成与所述纠缠粒子序号矩阵对应的第一测量基矩阵及测量比特值矩阵，并将所述测量比特值矩阵加密后发送给所述查询终端；所述查询终端根据所述测量比特值矩阵、所述纠缠粒子序号矩阵、所述成功测量的测量基及测量比特值，解码计算所述纠缠粒子序号矩阵中每个元素对应的所述中继系统选用的测量基，记录解码计算结果得到第二测量基矩阵，其中，解码计算结果包括解码成功和解码失败；所述查询终端在所述第二测量基矩阵的每个全部测量基均解码成功的列中随机选取一列作为目标列，将所述目标列中记录的测量基转化为比特值后计算得到查询密钥；所述查询终端将所述目标列的列数编号与待查询数据的地址的差值加密后发送给所述数据库；所述中继系统将所述第一测量基矩阵中的每列转化为比特值后计算得到N位最终密钥，加密后发送给所述数据库；所述数据库根据所述差值对所述最终密钥进行循环移位计算，使所述最终密钥中与所述目标列对应的密码位与所述待查询数据的地址对应，使用经过循环移位计算后新的最终密钥加密数据库并发送给查询终端；所述查询终端通过所述查询密钥对接收到的加密信息中与所述待查询数据的地址对应的位进行解密，得到待查询数据。进一步地，在上述方法中，所述中继系统与所述查询终端分别在预设的两组测量基中随机选择一组通过单光子探测器对各自的多个纠缠粒子分别进行测量，在所述中继系统与查询终端对同一对纠缠粒子均测量成功时，分别记录同时成功测量时选用的纠缠粒子序号、测量基及测量比特值的步骤，包括：所述中继系统与所述查询终端分别在预设的两组测量基中随机选择一组通过单光子探测器对各自的多个纠缠粒子分别进行测量；针对每次测量，所述中继系统与所述查询终端相互公布所述单光子探测器是否有响应，在双方的单光子探测器均有响应时记为成功测量；所述中继系统与所述查询终端分别记录成功测量时选用的纠缠粒子序号、测量基及测量比特值并相互公布是否测量成功，所述纠缠粒子序号为本次测量的纠缠粒子在所述多个纠缠粒子中的序号。进一步地，在上述方法中，所述数据库从多次成功测量中随机选取k*N次成功测量的纠缠粒子序号组成k行N列的纠缠粒子序号矩阵的步骤，包括：所述数据库从多次成功测量中随机选取k*N次成功测量的纠缠粒子序号，对选出的纠缠粒子序号进行随机重排后组成k*N的纠缠粒子序号矩阵。进一步地，在上述方法中，所述查询终端根据所述测量比特值矩阵、所述纠缠粒子序号矩阵、所述成功测量的测量基及测量比特值，解码计算所述纠缠粒子序号矩阵中每个元素对应的所述中继系统选用的测量基的步骤，包括：所述查询终端选取所述测量比特值矩阵中的一个元素作为目标元素，在所述纠缠粒子序号矩阵中查找该目标元素对应的纠缠粒子序号，对比记录的测量结果中该纠缠粒子序号对应的比特值是否与该目标元素的比特值相同；若相同，则将该目标元素标记为解码失败；若不同，则将该目标元素标记为解码成功。进一步地，在上述方法中，所述查询终端将所述目标列中记录的测量基转化为比特值后计算得到查询密钥的步骤，包括：所述查询终端将所述目标列中两种不同的测量基分别转化为0或1，并对转化后的得到的全部比特值进行异或计算得到查询密钥。进一步地，在上述方法中，所述中继系统将所述第一测量基矩阵中的每列转化为比特值后计算得到N位最终密钥，加密后发送给所述数据库的步骤，包括：所述中继系统将所述第一测量基矩阵每列中两种不同的测量基分别转化为0或1，对转化后的得到的每列中全部比特值进行异或计算，得到N位最终密钥，加密后发送给所述数据库。进一步地，在上述方法中，所述数据库使用经过循环移位计算后新的最终密钥加密数据库并发送给查询终端的步骤，包括：所述数据库将所述新的最终密钥中的每一位与所述数据库中数据对应的每一位进行异或计算，将得到的密文发送给所述查询终端。进一步地，在上述方法中，所述查询终端通过所述查询密钥对接收到的密文中与所述待查询数据的地址对应的位进行解密，得到待查询数据的步骤，包括：所述查询终端将所述查询密钥与所述接收到的密文中与所述待查询数据的地址对应的位进行异或计算，得到待查询数据。进一步地，在上述方法中，所述方法还包括：所述查询终端与所述中继系统预先通过量子密钥协商得到第一量子密钥，所述查询终端与所述中继系统之间的通信通过所述第一量子密钥进行加密；所述数据库与所述中继系统预先通过量子密钥协商得到第二量子密钥，所述数据库与所述中继系统之间的通信通过所述第二量子密钥加密；所述查询终端通过所述中继系统进行密钥中继与所述数据库共享第三量子密钥，所述查询终端与所述数据库之间的通信通过所述第三量子密钥进行加密。本申请的另一目的在于提供一种量子通信隐秘查询系统，所述量子通信隐秘查询系统包括查询终端、中继系统及数据库；所述中继系统接收查询终端发送的查询请求，生成多对纠缠粒子并将每对纠缠粒子中的一个分发给所述查询终端；所述中继系统与所述查询终端分别在预设的两组测量基中随机选择一组通过单光子探测器对各自的多个纠缠粒子分别进行测量，在所述中继系统与查询终端对同一对纠缠粒子均测量成功时，分别记录同时成功测量时选用的纠缠粒子序号、测量基及测量比特值；当所述中继系统与所述查询终端同时成功测量的纠缠粒子对的数量大于k*N次时，所述中继系统将每次成功测量的纠缠粒子序号发送给数据库，其中，N为所述数据库的数据位长度；所述数据库从多次成功测量中随机选取k*N次成功测量的纠缠粒子序号本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种量子通信隐秘查询方法，其特征在于，应用于量子通信隐秘查询系统，所述量子通信隐秘查询系统包括查询终端、中继系统及数据库；所述方法包括：所述中继系统接收查询终端发送的查询请求，生成多对纠缠粒子并将每对纠缠粒子中的一个分发给所述查询终端；所述中继系统与所述查询终端分别在预设的两组测量基中随机选择一组通过单光子探测器对各自的多个纠缠粒子分别进行测量，在所述中继系统与查询终端对同一对纠缠粒子均测量成功时，分别记录同时成功测量时选用的纠缠粒子序号、测量基及测量比特值；当所述中继系统与所述查询终端同时成功测量的纠缠粒子对的数量大于k*N次时，所述中继系统将每次成功测量的纠缠粒子序号发送给数据库，其中，N为所述数据库的数据位长度；所述数据库从多次成功测量中随机选取k*N次成功测量的纠缠粒子序号组成k行N列的纠缠粒子序号矩阵，并将所述纠缠粒子序号矩阵发送给所述中继系统及查询终端；所述中继系统根据所述纠缠粒子序号矩阵、所述成功测量的测量基及测量结果，生成与所述纠缠粒子序号矩阵对应的第一测量基矩阵及测量比特值矩阵，并将所述测量比特值矩阵加密后发送给所述查询终端；所述查询终端根据所述测量比特值矩阵、所述纠缠粒子序号矩阵、所述成功测量的测量基及测量比特值，解码计算所述纠缠粒子序号矩阵中每个元素对应的所述中继系统选用的测量基，记录解码计算结果得到第二测量基矩阵，其中，解码计算结果包括解码成功和解码失败；所述查询终端在所述第二测量基矩阵的每个全部测量基均解码成功的列中随机选取一列作为目标列，将所述目标列中记录的测量基转化为比特值后计算得到查询密钥；所述查询终端将所述目标列的列数编号与待查询数据的地址的差值加密后发送给所述数据库；所述中继系统将所述第一测量基矩阵中的每列转化为比特值后计算得到N位最终密钥，加密后发送给所述数据库；所述数据库根据所述差值对所述最终密钥进行循环移位计算，使所述最终密钥中与所述目标列对应的密码位与所述待查询数据的地址对应，使用经过循环移位计算后新的最终密钥加密数据库并发送给查询终端；所述查询终端通过所述查询密钥对接收到的加密信息中与所述待查询数据的地址对应的位进行解密，得到待查询数据。...

【技术特征摘要】
1.一种量子通信隐秘查询方法，其特征在于，应用于量子通信隐秘查询系统，所述量子通信隐秘查询系统包括查询终端、中继系统及数据库；所述方法包括：所述中继系统接收查询终端发送的查询请求，生成多对纠缠粒子并将每对纠缠粒子中的一个分发给所述查询终端；所述中继系统与所述查询终端分别在预设的两组测量基中随机选择一组通过单光子探测器对各自的多个纠缠粒子分别进行测量，在所述中继系统与查询终端对同一对纠缠粒子均测量成功时，分别记录同时成功测量时选用的纠缠粒子序号、测量基及测量比特值；当所述中继系统与所述查询终端同时成功测量的纠缠粒子对的数量大于k*N次时，所述中继系统将每次成功测量的纠缠粒子序号发送给数据库，其中，N为所述数据库的数据位长度；所述数据库从多次成功测量中随机选取k*N次成功测量的纠缠粒子序号组成k行N列的纠缠粒子序号矩阵，并将所述纠缠粒子序号矩阵发送给所述中继系统及查询终端；所述中继系统根据所述纠缠粒子序号矩阵、所述成功测量的测量基及测量结果，生成与所述纠缠粒子序号矩阵对应的第一测量基矩阵及测量比特值矩阵，并将所述测量比特值矩阵加密后发送给所述查询终端；所述查询终端根据所述测量比特值矩阵、所述纠缠粒子序号矩阵、所述成功测量的测量基及测量比特值，解码计算所述纠缠粒子序号矩阵中每个元素对应的所述中继系统选用的测量基，记录解码计算结果得到第二测量基矩阵，其中，解码计算结果包括解码成功和解码失败；所述查询终端在所述第二测量基矩阵的每个全部测量基均解码成功的列中随机选取一列作为目标列，将所述目标列中记录的测量基转化为比特值后计算得到查询密钥；所述查询终端将所述目标列的列数编号与待查询数据的地址的差值加密后发送给所述数据库；所述中继系统将所述第一测量基矩阵中的每列转化为比特值后计算得到N位最终密钥，加密后发送给所述数据库；所述数据库根据所述差值对所述最终密钥进行循环移位计算，使所述最终密钥中与所述目标列对应的密码位与所述待查询数据的地址对应，使用经过循环移位计算后新的最终密钥加密数据库并发送给查询终端；所述查询终端通过所述查询密钥对接收到的加密信息中与所述待查询数据的地址对应的位进行解密，得到待查询数据。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述中继系统与所述查询终端分别在预设的两组测量基中随机选择一组通过单光子探测器对各自的多个纠缠粒子分别进行测量，在所述中继系统与查询终端对同一对纠缠粒子均测量成功时，分别记录同时成功测量时选用的纠缠粒子序号、测量基及测量比特值的步骤，包括：所述中继系统与所述查询终端分别在预设的两组测量基中随机选择一组通过单光子探测器对各自的多个纠缠粒子分别进行测量；针对每次测量，所述中继系统与所述查询终端相互公布所述单光子探测器是否有响应，在双方的单光子探测器均有响应时记为成功测量；所述中继系统与所述查询终端分别记录成功测量时选用的纠缠粒子序号、测量基及测量比特值并相互公布是否测量成功，所述纠缠粒子序号为本次测量的纠缠粒子在所述多个纠缠粒子中的序号。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数据库从多次成功测量中随机选取k*N次成功测量的纠缠粒子序号组成k行N列的纠缠粒子序号矩阵的步骤，包括：所述数据库从多次成功测量中随机选取k*N次成功测量的纠缠粒子序号，对选出的纠缠粒子序号进行随机重排后组成k*N的纠缠粒子序号矩阵。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述查询终端根据所述测量比特值矩阵、所述纠缠粒子序号矩阵、所述成功测量的测量基及测量比特值，解码计算所述纠缠粒子序号矩阵中每个元素对应的所述中继系统选用的测量基的步骤，包括：所述查询终端选取所述测量比特值矩阵中的一个元素作为目标元素，在所述纠缠粒子序号矩阵中查找该目标元素对应的纠缠粒子序号，对比记录的测量结果中该纠缠粒子序号对应的比特值是否与该目标元素的比特值相同；若相同，则将该目标元素标记为解码失败；若不同，则将该目标元素标记为解码成功。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：赵良圆，尹纪成，薛梦驰，刘选斌，邱红康，倪文强，杨光，
申请(专利权)人：江苏亨通问天量子信息研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32