一种高斯调制方法及连续变量量子安全直接通信系统技术方案

本发明专利技术属于量子安全直接通信信源部分信息处理技术领域，公开了一种高斯调制方法及连续变量量子安全直接通信系统。该方法将秘密信息分块后，在服从高斯分布的随机数序列的帮助下，对每一个信息块进行高斯调制得到对应的一串高斯随机数值，则秘密信息转变为一组高斯随机序列。因此，在连续变量量子安全直接通信系统中，本发明专利技术所设计的高斯调制方法可以有效解决由于秘密信息直接编译为高斯序列所带来的均值和方差的偏移问题以及系统的安全性问题。

【技术实现步骤摘要】
一种高斯调制方法及连续变量量子安全直接通信系统
本专利技术属于量子安全直接通信信源部分信息处理技术，具体涉及一种高斯调制方法及连续变量量子安全直接通信系统。
技术介绍
基于量子力学原理的量子通信具有极强的安全性，可以满足当今时代人们对于信息安全的需求。从第一个量子安全直接通信协议(QSDC)被提出来到现在，基于单光子、纠缠量子对及多量子等的双向的、受控的协议被陆续提出，这些都是基于离散变量的协议。针对于离散变量量子通信中缺乏可靠的单光子源、信号探测困难和密钥率低等问题提出了连续变量量子通信，连续变量的优点在于从光源到检测都易于实现，并且能够与现有的光纤系统融合，加快其在工程实践方面的进程。现有技术提出了在协议编码过程中，将秘密信息在编码阶段直接编译成高斯序列并加载到光场的正则位置后进行传输，该过程中由于信息的不均匀性会导致高斯序列的均值和方差产生偏移，从而导致在系统的性能分析过程中高估系统的安全性，而窃听者可能会将攻击隐藏在高估的理论安全范围中，进而窃取到信息，造成秘密信息的泄露或丢失。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高斯调制方法及连续变量量子安全直接通信系统，用以解决现有技术中的将信息直接编译为高斯序列所造成的均值和方差的偏移问题以及系统安全性被高估的问题。为了实现上述任务，本专利技术采用以下技术方案：一种高斯调制方法，用于将信源处发送的信息通过高斯调制转换为一组高斯随机序列后再与信宿进行通信，方法包括如下步骤：步骤1：将待发送的信息进行分块，获得m个信息块且m＝k/a，其中，k为待发送的信息的长度，a为分块长度，m、a为正整数；步骤2：对步骤1获得的m个信息块进行码型变换，获得等概率分布的m个信息块；步骤3：将步骤2获得的等概率分布的每个信息块进行均匀化，获得n个数据块，其中，n＝bm，n、b为正整数；步骤4：在步骤3获得n个数据块中，逐个对数据块插入检测比特与纠错比特，至所有数据块插入完成后，得到n个安全数据块；步骤5：获取高斯随机序列并生成高斯分布曲线，将高斯分布曲线划分成等概率的个区间，其中，d表示插入检测比特的位数，d为正整数；步骤6：对步骤4得到的n个安全数据块与步骤5得到的区间根据每个安全数据块的码型建立一一对应关系，对每个安全数据块获取其所对应的区间内的任意一个高斯随机数，将所有安全数据块所对应的高斯随机数作为高斯随机序列。进一步的，步骤2中对每个信息块进行码型变换的规则为：交替选择{01，10}中的一个码元来代替“0”码元；交替选择{00，11}中的一个码元来代替“1”码元。进一步的，步骤3中对每个信息块的均匀化的规则为：随机选择{00，01}中的一个码元来代替“0”码元；随机选择{10，11}中的一个码元来代替“1”码元。进一步的，步骤4中对每个数据块插入检测比特与纠错比特时，在每个数据块中随机的插入d位检测比特，在每个数据块的末尾插入1位纠错码。一种连续变量量子安全直接通信系统，包括信源Alice、信宿Bob、量子信道以及认证的经典信道，所述信源Alice处采用上述高斯调制方法将发送的信息通过高斯调制转换为一组高斯随机序列后，再与信宿Bob进行通信。本专利技术与现有技术相比具有以下技术特点：本专利技术提供的适用于连续变量量子安全直接通信系统的高斯调制方法可以解决将秘密信息直接编译为高斯序列所造成的均值和方差的偏移问题以及系统的安全性问题。对经过高斯调制后的数据分析，结果显示其均值与原始高斯序列的均值相同，方差与原始高斯序列的方差近似相等。未经过高斯调制所造成的均值和方差的偏移问题以及系统的安全性问题得到解决。附图说明图1为高斯调制方法的流程图；图2为高斯映射数据图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进行详细说明。以便本领域的技术人员更好的理解本专利技术。实施例1在本实施例中公开了一种高斯调制方法，用于将信源处发送的信息通过高斯调制转换为一组高斯随机序列后再与信宿进行通信，方法包括如下步骤：步骤1：将待发送的信息进行分块，获得m个信息块且m＝k/a，其中，k为待发送的信息的长度，a为分块长度，m、a为正整数；步骤2：对步骤1获得的m个信息块进行码型变换，获得等概率分布的m个信息块；所述秘密信息的等概率分布步骤是指通过码型变换使秘密信息中“0”和“1”出现的概率相等；步骤3：将步骤2获得的等概率分布的每个信息块进行均匀化，获得n个数据块，其中，n＝bm，n、b为正整数；所述信息块的均匀化步骤是指将等概的信息转化为均匀分布的多比特数据块，此实施例中选用二比特；步骤4：在步骤3获得n个数据块中，逐个对数据块插入检测比特与纠错比特，以完成后续的安全性检测，至所有数据块插入完成后，得到n个安全数据块；步骤5：获取高斯随机序列并生成高斯分布曲线，所述高斯分布曲线均值为0，方差为VA，将高斯分布曲线划分成等概率的个区间，其中，d表示插入检测比特的位数，d为正整数；步骤6：对步骤4得到的n个安全数据块与步骤5得到的区间根据每个安全数据块的码型建立一一对应关系，对每个安全数据块获取其所对应的区间内的任意一个高斯随机数，将所有安全数据块所对应的高斯随机数作为高斯随机序列。所述高斯映射步骤是指按照等概率的划分原则将不同数据块映射为不同区域的任意高斯随机数值，实现了将秘密信息转化为一组高斯随机序列。具体的，步骤2中对每个信息块进行码型变换的规则为：交替选择{01，10}中的一个码元来代替“0”码元；交替选择{00，11}中的一个码元来代替“1”码元。具体的，步骤3中对每个信息块的均匀化的规则为：随机选择{00，01}中的一个码元来代替“0”码元；随机选择{10，11}中的一个码元来代替“1”码元。具体的，步骤4中对每个数据块插入检测比特与纠错比特时，在每个数据块中随机的插入d位检测比特，在每个数据块的末尾插入1位纠错码。具体的，本实施例中，纠错码采用奇偶校验码，纠错码还可以选择汉明码，级连码，Turbo码，LDPC码，循环冗余校验码等。具体的，步骤5包括如下步骤：步骤5a：利用原始的高斯随机序列G1生成均值为0，方差为VA的高斯分布曲线；G1为原始的高斯随机序列，经过高斯调制后得到的高斯随机序列的方差应该与原始高斯随机序列G1的方差相同。步骤5b：将生成的高斯分布曲线分成等概率的个区间，k为待发送秘密信息的长度，m为待发送信息的分块个数，n为均匀化后的数据块个数，d为插入的检测比特位数，根据不同秘密信息的长度将以及分块方式，可以将高斯分布曲线分为相应个数的等概率区间。具体的，步骤6包括如下子步骤：步骤6a：将所述步骤4得到的数据块与步骤5b中的区间进行一一对应，随机选择每个区间中的任意一个高斯随机数与信息块对应的码型进行映射，得到一串高斯随机数值；步骤6b：所述步骤1中的每一个信息块得到对应的一串高斯随机数值，所有信息块得本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高斯调制方法，其特征在于，用于将信源处发送的信息通过高斯调制转换为一组高斯随机序列后再与信宿进行通信，方法包括如下步骤：/n步骤1：将待发送的信息进行分块，获得m个信息块且m＝k/a，其中，k为待发送的信息的长度，a为分块长度，m、a为正整数；/n步骤2：对步骤1获得的m个信息块进行码型变换，获得等概率分布的m个信息块；/n步骤3：将步骤2获得的等概率分布的每个信息块进行均匀化，获得n个数据块，其中，n＝bm，n、b为正整数；/n步骤4：在步骤3获得n个数据块中，逐个对数据块插入检测比特与纠错比特，至所有数据块插入完成后，得到n个安全数据块；/n步骤5：获取高斯随机序列并生成高斯分布曲线，将高斯分布曲线划分成等概率的

【技术特征摘要】
1.一种高斯调制方法，其特征在于，用于将信源处发送的信息通过高斯调制转换为一组高斯随机序列后再与信宿进行通信，方法包括如下步骤：
步骤1：将待发送的信息进行分块，获得m个信息块且m＝k/a，其中，k为待发送的信息的长度，a为分块长度，m、a为正整数；
步骤2：对步骤1获得的m个信息块进行码型变换，获得等概率分布的m个信息块；
步骤3：将步骤2获得的等概率分布的每个信息块进行均匀化，获得n个数据块，其中，n＝bm，n、b为正整数；
步骤4：在步骤3获得n个数据块中，逐个对数据块插入检测比特与纠错比特，至所有数据块插入完成后，得到n个安全数据块；
步骤5：获取高斯随机序列并生成高斯分布曲线，将高斯分布曲线划分成等概率的个区间，其中，d表示插入检测比特的位数，d为正整数；
步骤6：对步骤4得到的n个安全数据块与步骤5得到的区间根据每个安全数据块的码型建立一一对应关系，对每个安全数据块获取其所对应的区间内的任意一个高斯随机数，将所有安全数据块所对应的高斯随机数作为...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹正文，魏德璐，柴庚，王磊，彭进业，
申请(专利权)人：西北大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61