面向量子密钥分发安全性分析的子空间聚类算法研究

发布时间：2016-11-09 11:07

  本文关键词：面向量子密钥分发安全性分析的子空间聚类算法研究，由笔耕文化传播整理发布。

《中国科学技术大学》 2015年

面向量子密钥分发安全性分析的子空间聚类算法研究

王剑亭  

【摘要】：量子保密通信是量子信息科学对现代保密通信提出的一种新的解决方案,因其在理论上能够达到无条件安全而极具发展前景和战略意义,在最近的二十年间获得迅速发展。受当前技术水平的制约,量子保密通信在实际应用中仍然面临安全性威胁。针对现有量子保密通信系统的攻击对现有量子保密通信系统的安全性提出了新的挑战。分析和设计这些攻击对于设计安全稳健的量子保密通信协议具有重要的指导意义。 集体攻击是一类通过对多个信道量子进行联合测量来对协议进行窃听的攻击方案。联合测量的可行性和成功概率是决定集体攻击能否成功及攻击效率的关键因素。从多量子系统中发现可能构建的集体攻击并对其攻击效率进行评估,要求对系统态集进行分割得到可无歧义分辨的纯态子集。然而量子识别理论中并未有实现该分割方法的具体讨论。 本文以提高量子密钥分发协议的安全性为目的,围绕一类基于量子纯态集合分辨的集体攻击,对该类攻击的构建、效率和防御进行理论和方法研究。主要的研究内容和创新点包括 1.在量子纯态集合分辨理论的基础上,提出并论述了量子纯态子集分割问题。证明了满足无歧义分辨的子集具有层次型的结构以及无歧义集合分辨成功率与分割的子集数量成反比关系。基于问题的解集结构,在一种代数几何子空间聚类算法GPCA的基础上,提出了一种递归的子空间聚类方法来得到该问题的完备解。该方法从子空间几何簇与齐次多项式的对应关系出发,对数据拟合得到消失齐次多项式空间,通过引入Brill方程组在该空间中求解可分解多项式,最终通过子空间的法向量得到对纯态集的分割。通过仿真实验表明该算法在求解问题的完备解时的有效性。 2.针对由独立子系统组成的复合量子系统,改进了纯态子集分割的算法策略,提高了处理此类系统的效率。对复合量子系统的无歧义识别等价于分别对其独立子系统进行识别,而独立子系统在复合系统态空间中形成不相交的子空间结构,通过对这些子空间进行分离和维度缩减,可以在较小的数据规模上实现对复合系统的纯态子集分割。改进算法首先基于稀疏子空间聚类方法对复合系统中的不相交子空间进行分离,在这些子空间中对数据进行维度缩减,最后在独立子系统空问中分别进行纯态子集分割。实验结果表明,改进算法在处理此类复合系统的纯态子集分割问题时具有显著的效率提升。 3.改进了Hwang协议,使其能够防御基于量子纯态集合分辨的集体攻击。使用准单光子源实现的Hwang协议能够被基于纯态集合识别的集体攻击窃听。本文从密码模式的角度分析,论述了该协议基于CBC模式的改进方案存在错误扩散等实现上的缺陷,该缺陷将导致理想情况下原始密钥的错误率显著提高。通过引入一种自同步流密码模式,对Hwang协议进行了改进,在能够防御集体攻击的基础上,避免了CBC模式的错误扩散缺陷。

【关键词】：
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O413.1;TN918
【目录】：

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1 周春源,吴光,陈修亮,李和祥,曾和平;50km光纤中量子保密通信[J];中国科学G辑:物理学、力学、天文学;2003年06期

2 许方星;陈巍;王双;银振强;张阳;刘云;周政;赵义博;李宏伟;刘东;韩正甫;郭光灿;;多层级量子密码城域网[J];科学通报;2009年16期

3 邵进,吴令安;用单光子偏振态的量子密码通信实验[J];量子光学学报;1995年01期

4 梁创,符东浩,梁冰,廖静,吴令安,姚德成,吕述望;850nm光纤中1.1km量子密钥分发实验[J];物理学报;2001年08期

5 胡华鹏;张静;王金东;黄宇娴;路轶群;刘颂豪;路巍;;双协议量子密钥分发系统实验研究[J];物理学报;2008年09期

【共引文献】

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1 秦小林,周春元,李和祥,曾和平,丁良恩;单光子雪崩二极管的被动主动混合抑制技术[J];半导体光电;2004年06期

2 叶培勇,李文博,路绪鹏;量子密码术的实验进展[J];北方交通大学学报;2002年06期

3 温晓军,刘云,张振江;量子通信网络中的身份认证方案[J];北方交通大学学报;2004年05期

4 秦洋;王立宏;武栓虎;宋宜斌;;基于拉普拉斯矩阵的DNA序列集相似性分析[J];北京交通大学学报;2009年06期

5 赵艳厂,谢帆,宋俊德;一种新的聚类算法:等密度线算法[J];北京邮电大学学报;2002年02期

6 李占国;尤明慧;刘国军;李林;李梅;高欣;王晓华;;通讯波段低密度InAs量子点的研究[J];长春理工大学学报(自然科学版);2011年04期

7 ;Unsymmetrical Quantum Key Distribution Using Tripartite Entanglement[J];Communications in Theoretical Physics;2007年03期

8 徐天顺;;谱聚类算法研究[J];电脑知识与技术;2012年16期

9 徐舜;刘郁林;柏森;;基于模式识别的盲分离语音信号获取方法[J];电声技术;2006年12期

10 李亚玲;李宓善;李文博;;量子密钥分发实验中偏振分束器的研究[J];大学物理;2007年07期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 ;Minimum-Error Quantum State Discrimination Based on Semidefinite Programming[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年

2 王双;陈巍;何德勇;李芳毅;刘东;宋萧天;周政;郭光灿;韩正甫;;2 GHz clock quantum key distribution over 260 km of standard telecom fiber[A];第十五届全国量子光学学术报告会报告摘要集[C];2012年

3 陈晖;刘瑶;;量子保密通信与信息安全[A];第十一届保密通信与信息安全现状研讨会论文集[C];2009年

4 吴伟;刘伟涛;冯少晖;欧保全;梁林梅;李承祖;;一种稳定的自由空间量子密钥分配实验系统[A];第十一届全国量子光学学术报告会论文集[C];2004年

5 郭爱鹏;杨树;焦荣珍;杨伯君;;量子密码技术与保密通信[A];第一届中国高校通信类院系学术研讨会论文集[C];2007年

6 刘颂豪;廖常俊;;光量子保密通信[A];2002年中国光学学会年会论文集[C];2002年

7 王小磊;张瑾;许洪波;;基于交互增强原理的多文档自动文摘算法[A];第四届全国学生计算语言学研讨会会议论文集[C];2008年

8 陶襄樊;陈美霞;;基于l_1范数稀疏解的水下双层圆柱壳振动声辐射评估[A];第十四届船舶水下噪声学术讨论会论文集[C];2013年

9 Ke Wang;Lijun Zhao;Ruifeng Li;;Mobile Robot Map Building in Eigenspace - A PCA-based Approach[A];第25届中国控制与决策会议论文集[C];2013年

10 陈希;戴宏毅;魏家华;张明;;一种针对量子密钥分配的基于弱值测量的光子数分流攻击窃听方案[A];第十六届全国量子光学学术报告会报告摘要集[C];2014年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 徐森;文本聚类集成关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年

2 宋军;水交换模型的理论方法及应用研究[D];中国海洋大学;2010年

3 马丽珍;自由空间量子通信中偏振光子传输和操控的理论与模拟研究[D];中国海洋大学;2010年

4 陈伟;基于时序文本挖掘的新闻内容理解与推荐技术研究[D];浙江大学;2010年

5 王安定;基于阵列信号处理的空间多目标跟踪[D];浙江大学;2010年

6 钱鹏江;大规模数据集聚类方法研究及应用[D];江南大学;2011年

7 吕绍高;统计学习中回归与正则化谱聚类算法的研究[D];中国科学技术大学;2011年

8 吴建荣;空间量子密钥分配中的偏振劣化及系统改进设计[D];中国科学技术大学;2011年

9 王双;光纤量子密钥分配关键技术研究[D];中国科学技术大学;2011年

10 张胜利;量子态的测量、估计与蒸馏研究[D];中国科学技术大学;2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 李静伟;基于共享近邻的自适应谱聚类算法[D];大连理工大学;2010年

2 孙玉侠;数据挖掘中的谱聚类算法研究[D];中国海洋大学;2010年

3 王立军;量子确定性密钥分发及其信息论分析[D];南昌大学;2010年

4 李飞;稀疏过完备混合信号盲分离的研究[D];南昌大学;2010年

5 温程;并行聚类算法在MapReduce上的实现[D];浙江大学;2011年

6 毛菥;基于文本分析技术的新闻阅读平台的研究与实现[D];浙江大学;2011年

7 倪彬彬;基于原子系综利用偶极封锁制备纠缠态和实现交换门[D];福建师范大学;2010年

8 徐孝芳;量子密钥分配仿真及诱骗态研究[D];浙江工商大学;2011年

9 高晶亮;量子密钥分发的研究与实现[D];西安电子科技大学;2011年

10 薛霆;量子数字签名方案的设计与研究[D];西安电子科技大学;2011年

【二级参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 闫凤利;高亭;李有成;;用4个量子态实现的多方与多方之间的量子秘密共享[J];中国科学(G辑:物理学 力学 天文学);2008年03期

2 吴光,周春源,曾和平;Sagnac干涉仪中差分相位调制的单光子干涉[J];科学通报;2003年13期

3 陈巍;韩正甫;莫小范;许方星;卫国;郭光灿;;量子密钥传输系统的主动相位补偿[J];科学通报;2007年19期

4 邵进,吴令安;用单光子偏振态的量子密码通信实验[J];量子光学学报;1995年01期

5 赵峰;路轶群;王发强;陈霞;李明明;郭邦红;廖常俊;刘颂豪;;基于微弱相干脉冲稳定差分相位量子密钥分发[J];物理学报;2007年04期

【相似文献】

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1 马程;杨诗琴;;基于量子粒子群的带障碍约束的空间聚类[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2010年03期

2 焦利民;洪晓峰;刘耀林;;空间和属性双重约束下的自组织空间聚类研究[J];武汉大学学报(信息科学版);2011年07期

3 石岩;刘启亮;邓敏;林雪梅;;融合图论与密度思想的混合空间聚类方法[J];武汉大学学报(信息科学版);2012年11期

4 陈铭;吉根林;;一种基于相似维的高维子空间聚类算法[J];南京师大学报(自然科学版);2010年04期

5 李光强;邓敏;程涛;朱建军;;一种基于双重距离的空间聚类方法[J];测绘学报;2008年04期

6 邓羽;刘盛和;张文婷;王丽;王江浩;;广义多维云模型及在空间聚类中的应用[J];地理学报;2009年12期

7 曾绍琴;李光强;廖志强;;空间聚类方法的分类[J];测绘科学;2012年05期

8 陈娱;许珺;徐敏政;;基于集聚度增量的空间聚类算法[J];地理与地理信息科学;2013年04期

9 沙宗尧,边馥苓;从相异空间聚类主题的聚类结果比较中发现知识[J];武汉大学学报(信息科学版);2004年02期

10 林冬云;刘慧平;;应用空间聚类进行点数据分布研究[J];北京师范大学学报(自然科学版);2006年04期

中国重要会议论文全文数据库 前6条

1 刘启亮;邓敏;彭东亮;徐震;;基于场论的空间聚类有效性评价方法研究[A];2009`中国地理信息产业论坛暨第二届教育论坛就业洽谈会论文集[C];2009年

2 邓羽;;广义多维云模型在空间聚类中的应用[A];地理学与生态文明建设——中国地理学会2008年学术年会论文摘要集[C];2008年

3 邓敏;刘启亮;李光强;程涛;;一种基于场模型的空间聚类算法[A];现代测量技术与地理信息系统科技创新及产业发展研讨会论文集[C];2009年

4 徐玉峰;周丽华;肖清;;一种基于数据分布差异度的子空间聚类算法[A];第二十五届中国数据库学术会议论文集（一）[C];2008年

5 张燕萍;姜青山;;k-means型软子空间聚类算法[A];NDBC2010第27届中国数据库学术会议论文集A辑二[C];2010年

6 任家东;周玮玮;何海涛;;高维数据流的自适应子空间聚类算法[A];NDBC2010第27届中国数据库学术会议论文集A辑二[C];2010年

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 黄明;基于空间分区的空间聚类研究[D];武汉大学;2010年

2 王剑亭;面向量子密钥分发安全性分析的子空间聚类算法研究[D];中国科学技术大学;2015年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 杨杨;基于约束的空间聚类的研究[D];天津大学;2007年

2 闫妍;子空间聚类改进方法研究[D];大连理工大学;2008年

3 吴尧;基于模型的半监督子空间聚类算法分析[D];大连理工大学;2013年

4 关庆;增强的软子空间聚类技术的研究[D];江南大学;2011年

5 吴俊杰;基于密度的子空间聚类算法研究[D];厦门大学;2009年

6 李丽;附加限定规则的空间聚类方法及应用研究[D];解放军信息工程大学;2013年

7 董金玮;基于智能计算的土地利用空间聚类方法与应用研究[D];山东师范大学;2007年

8 刘启亮;自适应空间聚类方法研究[D];中南大学;2011年

9 李旭东;基于空间聚类的无线网络场景识别技术[D];北京邮电大学;2012年

10 刘之岗;基于有效维选择的子空间聚类算法研究[D];燕山大学;2012年

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