一种多方量子秘钥协商方法、计算机终端及存储装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种多方量子密钥协商方法、计算机终端及存储装置,包括N个协商交互端，分别记为Pi,每个Pi各自制备一个信息编码态

A multi-party quantum key negotiation method, computer terminal and storage device

【技术实现步骤摘要】
一种多方量子秘钥协商方法、计算机终端及存储装置
本专利技术属于量子密码学
，尤其涉及一种多方量子密钥协商方法。
技术介绍
密钥协商(keyagreement,KA)是现代密码学的一个最基础、最核心的论题，它是建立密码系统机制的关键。一直以来密钥协商都是密码学的研究热点。它的目的是使得两方或多方能够安全地协商一个共享的会话密钥，该密钥将被用于密码系统的保密通信或安全计算。因此，密码系统的安全强度在很大程度上依赖于密钥协商的安全性。经典的密钥协商方案需要一个专门的服务器来存储参与者的口令,结果攻击者就可通过服务器来获取参与者保存的口令。因此，经典密钥协商存在很大的安全隐患。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种多方量子密钥协商方法，旨在解决经典密钥协商存在很大的安全隐患的问题。为解决上述技术问题，本专利技术是这样实现的，一种多方量子密钥协商方法，包括N个协商交互端，分别记为Pi，0≤i≤N-1，每个协商交互端的秘密信息分别为x0,x1,...,xN-1∈{0,1,...,d-1}，d为奇素数，Pi在密钥协商过程中，下标为modN运算，协商方法包括如下：一种多方量子密钥协商方法，其特征在于，包括N个协商交互端，分别记为Pi，0≤i≤N-1，每个协商交互端的秘密信息分别为x0,x1,...,xN-1∈{0,1,...,d-1}，d为奇素数，Pi在密钥协商过程中，下标为modN运算，协商方法包括如下：步骤S1、第一轮循环：每个Pi各自制备一个用于编码秘密信息的量子态称为信息编码态，以及用于检测信道安全的量子态序列，称为窃听检测态；将所述信息编码态随机插入到所述窃听检测态中，得到新的量子态序列每个协商交互端Pi各自将得到的发送给下一个协商交互端Pi+1；步骤S2、信道安全检测：下一个协商交互端Pi+1与上一个协商交互端Pi进行信道安全检测，若判断为安全则执行步骤S3，否则返回步骤S1；步骤S3、第二轮循环：Pi+1将收到的去除窃听检测态，得到信息编码态Pi+1随机取一个数值，并结合秘密信息xi+1对进行酉操作，得到新的信息编码态并随机插入到窃听检测态中，得到新的量子态序列Pi+1将发送给下一个协商交互端Pi+2；步骤S4、信道安全检测：下一个协商交互端Pi+2与上一个协商交互端Pi+1进行信道安全检查，若通过则执行同步骤S3的下一轮循环，直到完成第N轮循环，否则返回步骤S1；步骤S5、所有协商交互端随机公布各自随机选择的数值，基于酉操作的性质，计算得到所述N个秘密协商密钥。进一步地，所述步骤S1中，其中，ai,bi∈{0,1,...,d-1}，表示集合M中第bi组基的第ai个向量，M表示d组基向量的集合，基的维度为d，M中的量子态分别为表示每个基中向量的编码，v＝0,1,...,d-1表示每组基的编码。进一步地，所述步骤S1中，所述窃听检测态为包含q个量子态的有序序列：进一步地，所述步骤S2包括：步骤S21、Pi向Pi+1发送所述窃听检测态中各量子态在中的位置信息以及相应的基信息dg值，其中g∈{1,2,...,q}；步骤S22、Pi+1根据所述位置信息以及所述dg值对窃听检测态进行测量，并随机将其中一半的测量结果发送给Pi，Pi向Pi+1公开所述窃听检测态的另一半的初始制备态信息；Pi与Pi+1通过比较测量结果与所述窃听检测态的初始制备态信息，来确定信道是否安全。进一步地，所述测量结果与所述窃听检测态进行对比，若错误率小于预先设定的阈值，则判断为安全，否则判断为不安全。进一步地，所述步骤S3中，所述Pi+1随机取一个数值，并结合秘密信息xi+1对进行酉操作，包括：Pi+1随机取一个数值对施行酉操作得到新的量子态为其中xi+1∈{0,1,...,d-1}是Pi+1输入的秘密信息，进一步地，所述步骤S5包括：步骤S51、N个协商交互端按照随机的顺序公布其随机选择的数值对于所有的Pi，计算J为计算结果；步骤S52、基于计算结果J，Pi在基下对接收到的信息编码态进行测量，测量结果为将编码为经典信息m，其中m∈{0,1,...,d-1}；步骤S53、基于酉操作的性质，计算得到由此得到N个协商交互端的秘密协商密钥为：一种计算机终端，用于N个协商交互端进行多方量子密钥协商，所述计算机终端包括：处理器、与处理器通信连接的存储器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器调用所述计算机程序时实现如上所述的多方量子密钥协商方法。一种存储装置，用于N个协商交互端进行多方量子密钥协商，所述存储装置存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现如上所述的多方量子密钥协商方法。本专利技术与现有技术相比，有益效果在于：本专利技术的多方量子密钥协商方法具有以下优势：(1)本协议在单量子系统即可实现，它在可扩展性方面有巨大的优势，并且利用超密编码技术提高了密钥生成效率；(2)量子密钥协商基于量子力学理论可以提供比经典秘钥协商更高的安全性；(3)该密钥协商方案可以有效的保护用户的公平性，防止恶意用户控制密钥的生成。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术中多方在密钥协商过程中，假定经典信道与量子信道均已被认证，并且没有噪音和信息的丢失。N位参与方分别通过N个协商交互端Pi(0≤i≤N-1)，，进行密钥协商。假设每个协商交互端的秘密信息分别为x0,x1,...,xN-1∈{0,1,...,d-1}，d为奇素数，参与者Pi在密钥协商过程中，下标为modN运算，即N位参与方在密钥协商过程中是按照顺序Pi→Pi+1→…→PN-1→PN-2→…→Pi-1→Pi依次进行协商。本专利技术的多方量子密钥协商方法包括如下步骤S1-S5：步骤S1、第一轮循环：每个Pi各自制备一个用于编码秘密信息的量子态称为信息编码态，以及用于检测信道安全的量子态序列，称为窃听检测态；将所述信息编码态随机插入到所述窃听检测态中，得到新的量子态序列每个协商交互端Pi各自将得到的发送给下一个协商交互端Pi+1。具体的，对所有的i＝0,1,...,N-1，Pi随机的准备一个量子态标记它为表示集合M中第bi组基的第ai个向量，协议过程中Pi不泄露ai和bi的值给任何人。其中，M表示d组基向量的集合，基的维度为d，M中的量子态分别为表示每个基中向量的编码，v＝0,1,...,d-1表示每组基的编码。例如表示第v组基的第u个向量。在整个协议过程中用于编码参与者的秘密信息，称之为信息编码态。为了检测信道的安全性，需要额外的量子态，称之为窃听检测态。窃听检测态由Pi随机生成，其中包含q个有序的量子态，如q的取值依赖于系统的安全性级别，q越大，安全级别越高。然后Pi将信息编码态随机的插入到有序的窃听检测态序列中，形成新的量子态序列最后Pi将发送给Pi+1。步骤S2、信道安全检测：下一个协商交互端Pi+1与上一个协商交互端Pi进行信道安全检测，若判断为安全则执行步骤S3，否则返回步骤S1。信道安全检测的一个具体实施例，包括如下步骤S21、步骤S22。步骤S21、Pi向Pi+1发送所述窃听检测态中各量子态在中的位置信息以及相应的基信息dg值，其中g∈{1,2,.本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多方量子密钥协商方法，其特征在于，包括N个协商交互端，分别记为Pi，0≤i≤N‑1，每个协商交互端的秘密信息分别为x0,x1,...,xN‑1∈{0,1,...,d‑1}，d为奇素数，Pi在密钥协商过程中，下标为modN运算，协商方法包括如下：步骤S1、第一轮循环：每个Pi各自制备一个用于编码秘密信息的量子态

【技术特征摘要】
1.一种多方量子密钥协商方法，其特征在于，包括N个协商交互端，分别记为Pi，0≤i≤N-1，每个协商交互端的秘密信息分别为x0,x1,...,xN-1∈{0,1,...,d-1}，d为奇素数，Pi在密钥协商过程中，下标为modN运算，协商方法包括如下：步骤S1、第一轮循环：每个Pi各自制备一个用于编码秘密信息的量子态称为信息编码态，以及用于检测信道安全的量子态序列，称为窃听检测态；将所述信息编码态随机插入到所述窃听检测态中，得到新的量子态序列每个协商交互端Pi各自将得到的发送给下一个协商交互端Pi+1；步骤S2、信道安全检测：下一个协商交互端Pi+1与上一个协商交互端Pi进行信道安全检测，若判断为安全则执行步骤S3，否则返回步骤S1；步骤S3、第二轮循环：Pi+1将收到的去除窃听检测态，得到信息编码态Pi+1随机取一个数值，并结合秘密信息xi+1对进行酉操作，得到新的信息编码态并随机插入到窃听检测态中，得到新的量子态序列Pi+1将发送给下一个协商交互端Pi+2；步骤S4、信道安全检测：下一个协商交互端Pi+2与上一个协商交互端Pi+1进行信道安全检查，若通过则执行同步骤S3的下一轮循环，直到完成第N轮循环，否则返回步骤S1；步骤S5、所有协商交互端随机公布各自随机选择的数值，基于酉操作的性质，计算得到所述N个秘密协商密钥。2.如权利要求1所述的多方量子密钥协商方法，其特征在于，所述步骤S1中，其中，ai,bi∈{0,1,...,d-1}，表示集合M中第bi组基的第ai个向量，M表示d组基向量的集合，基的维度为d，M中的量子态分别为表示每个基中向量的编码，v＝0,1,...,d-1表示每组基的编码。3.如权利要求2所述的多方量子密钥协商方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述窃听检测态为包含q个量子态的有序序列：4.如权利要求3所述的多方量子密钥协商方法，其特征在于，所述步...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙志伟，成荣，
申请(专利权)人：深圳职业技术学院，
类型：发明
国别省市：广东,44