基于两体纠缠态的双向身份认证协议设计
发布时间：2022-01-16 09:12
量子身份认证作为量子密码学中一个重要研究方向,在保护量子通信安全方面具有举足轻重的作用。身份认证技术一方面可以对通信中各方身份的真实性进行验证,防止有不合法的攻击者假冒合法用户;另一方面也可以对通信过程中传输的信息完整性和信息来源的可靠性进行验证,避免了恶意的攻击者对传输的信息进行伪造或者修改。随着计算机计算能力的提升,尤其是量子计算机的发展,基于计算数学复杂度的经典身份认证协议的安全性面临严峻的考验。因此研究可以抵抗量子计算机攻击的量子身份认证协议是十分必要的。通过对现有的量子身份认证协议分析,提出两种以两粒子纠缠态为量子资源的量子身份认证协议,本文的主要内容如下:（1）鉴于现有的条件下很难长时间保存纠缠态粒子,提出一种共享经典信息类型的量子身份认证协议。所提协议以Bell态作为量子资源,半可信的第三方认证机构制备量子资源并分发给两个用户。合法用户随机选择一个粒子序列并根据共享密钥执行酉操作,半可信的第三方认证机构无需酉操作,然后用户双方以及第三方认证机构分别执行Bell基测量,利用纠缠交换的性质实现用户双方的身份认证。安全分析表明,所提协议不仅可以有效的抵抗各种外部攻击手段,同时也...
【文章来源】：安徽大学安徽省 211工程院校
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图2.1两方共享两对Bell态Figure2.1Twopartiesshare2Bellstates
三方共享三对Bell态Figure2.2Threepartiesshare3Bellstates
第三章半可信第三方的量子身份认证22两个粒子执行Bell基测量，如图3.1。即用户Alice对粒子2ih和5ih执行Bell基测量并得到测量结果122525252525,,,,,inSssss，用户Bob对粒子4ih和6ih执行Bell基测量并得到测量结果124646464646,,,,,inSssss。同时第三方认证机构Charlie对自己手中所持有的两个粒子序列中位置相同的两个粒子执行Bell基测量，并得到测量结果121313131313,,,,,inSssss。然后用户Alice和Bob根据式(2.9)将自己的测量结果所对应的经典比特信息发给第三方认证机构Charlie。图3.1Bell基测量Figure3.1TheBell-basismeasurementsStep6：此时第三方认证机构Charlie得到三个经典比特串，Alice发来的测量结果25S，Bob发来的测量结果46S，以及自己的测量结果13S如式(3.5)。121313131313122525252525124646464646,,,,,,,,,,,,,,,inininSssssSssssSssss(3.5)第三方认证机构Charlie对这三个经典比特串执行异或操作，并将异或操作的结果与制备的三组初始Bell态所对应的经典比特的异或操作结果比较，如式(3.6)。12132546iiiiinnsss(3.6)如果对于i从1到n的结果都相等，则第三方认证机构公布此次身份认证成功。否则，此次认证过程必有不合法的参与者，并宣布此次认证失败。
【参考文献】：
期刊论文
[1]密码学技术的发展与网络安全研究[J]. 丁子康,黄锐,杨鸿靖宇. 无线互联科技. 2019(07)
[2]基于Bell态纠缠交换的身份认证协议[J]. 熊金鑫,方杰,昌燕,张仕斌. 计算机应用研究. 2019(04)
[3]具有双向身份认证的量子密钥分发协议[J]. 江英华,张仕斌,昌燕,杨帆,杨敏. 量子电子学报. 2018(01)
[4]基于纠缠交换的具有双向认证的多方量子密钥分发[J]. 陈晓峰. 韶关学院学报. 2016(10)
[5]中国计算机发展简史[J]. 陶建华,刘瑞挺,徐恪,韩伟力,张华平,于剑,田丰,梁晓辉. 科技导报. 2016(14)
[6]零知识性量子身份认证协议[J]. 陈永志,温晓军. 量子电子学报. 2015(02)
[7]一种基于混沌的量子身份认证[J]. 康维宏,曹正文,罗锐,姜恩春,赵龙. 量子电子学报. 2012(02)
[8]Quantum secret sharing between multiparty and multiparty with Bell states and Bell measurements[J]. SHI RunHua 1,2* , HUANG LiuSheng 1,3 , YANG Wei 1,3 & ZHONG Hong 2 1 National High Performance Computing Center at Hefei, Department of Computer Science and Technology, University of Science and Technology of China, Hefei, 230027, China; 2 School of Computer Science and Technology, Anhui University, Hefei 230039, China; 3 Suzhou Institute for Advanced Study, USTC, Suzhou 215123, China. Science China（Physics,Mechanics & Astronomy）. 2010(12)
[9]论计算机发展史及展望[J]. 杨露斯,黎炼. 信息与电脑(理论版). 2010(06)
[10]计算机网络与信息安全[J]. 陆汉文. 软件导刊. 2010(02)
硕士论文
[1]基于Kerberos的量子可信认证系统的设计与实现[D]. 高小川.北京邮电大学 2019
[2]基于纠缠态和身份认证的量子对话协议的设计与研究[D]. 齐佳敏.北京邮电大学 2019
[3]基于Bell态的量子安全通信协议的研究[D]. 王争艳.沈阳工业大学 2019
本文编号：3592360
【文章来源】：安徽大学安徽省 211工程院校
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图2.1两方共享两对Bell态Figure2.1Twopartiesshare2Bellstates
三方共享三对Bell态Figure2.2Threepartiesshare3Bellstates
第三章半可信第三方的量子身份认证22两个粒子执行Bell基测量，如图3.1。即用户Alice对粒子2ih和5ih执行Bell基测量并得到测量结果122525252525,,,,,inSssss，用户Bob对粒子4ih和6ih执行Bell基测量并得到测量结果124646464646,,,,,inSssss。同时第三方认证机构Charlie对自己手中所持有的两个粒子序列中位置相同的两个粒子执行Bell基测量，并得到测量结果121313131313,,,,,inSssss。然后用户Alice和Bob根据式(2.9)将自己的测量结果所对应的经典比特信息发给第三方认证机构Charlie。图3.1Bell基测量Figure3.1TheBell-basismeasurementsStep6：此时第三方认证机构Charlie得到三个经典比特串，Alice发来的测量结果25S，Bob发来的测量结果46S，以及自己的测量结果13S如式(3.5)。121313131313122525252525124646464646,,,,,,,,,,,,,,,inininSssssSssssSssss(3.5)第三方认证机构Charlie对这三个经典比特串执行异或操作，并将异或操作的结果与制备的三组初始Bell态所对应的经典比特的异或操作结果比较，如式(3.6)。12132546iiiiinnsss(3.6)如果对于i从1到n的结果都相等，则第三方认证机构公布此次身份认证成功。否则，此次认证过程必有不合法的参与者，并宣布此次认证失败。
【参考文献】：
期刊论文
[1]密码学技术的发展与网络安全研究[J]. 丁子康,黄锐,杨鸿靖宇. 无线互联科技. 2019(07)
[2]基于Bell态纠缠交换的身份认证协议[J]. 熊金鑫,方杰,昌燕,张仕斌. 计算机应用研究. 2019(04)
[3]具有双向身份认证的量子密钥分发协议[J]. 江英华,张仕斌,昌燕,杨帆,杨敏. 量子电子学报. 2018(01)
[4]基于纠缠交换的具有双向认证的多方量子密钥分发[J]. 陈晓峰. 韶关学院学报. 2016(10)
[5]中国计算机发展简史[J]. 陶建华,刘瑞挺,徐恪,韩伟力,张华平,于剑,田丰,梁晓辉. 科技导报. 2016(14)
[6]零知识性量子身份认证协议[J]. 陈永志,温晓军. 量子电子学报. 2015(02)
[7]一种基于混沌的量子身份认证[J]. 康维宏,曹正文,罗锐,姜恩春,赵龙. 量子电子学报. 2012(02)
[8]Quantum secret sharing between multiparty and multiparty with Bell states and Bell measurements[J]. SHI RunHua 1,2* , HUANG LiuSheng 1,3 , YANG Wei 1,3 & ZHONG Hong 2 1 National High Performance Computing Center at Hefei, Department of Computer Science and Technology, University of Science and Technology of China, Hefei, 230027, China; 2 School of Computer Science and Technology, Anhui University, Hefei 230039, China; 3 Suzhou Institute for Advanced Study, USTC, Suzhou 215123, China. Science China（Physics,Mechanics & Astronomy）. 2010(12)
[9]论计算机发展史及展望[J]. 杨露斯,黎炼. 信息与电脑(理论版). 2010(06)
[10]计算机网络与信息安全[J]. 陆汉文. 软件导刊. 2010(02)
硕士论文
[1]基于Kerberos的量子可信认证系统的设计与实现[D]. 高小川.北京邮电大学 2019
[2]基于纠缠态和身份认证的量子对话协议的设计与研究[D]. 齐佳敏.北京邮电大学 2019
[3]基于Bell态的量子安全通信协议的研究[D]. 王争艳.沈阳工业大学 2019
本文编号：3592360
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