多方量子密码协议的设计与分析
发布时间：2020-07-12 19:32
【摘要】：随着量子信息特别是量子计算的飞速发展,现阶段正被广泛应用的基于计算复杂性假设的经典密码体制的安全性受到了严峻的挑战。为了解决这个问题,国内外研究人员开始关注量子密码体制。量子密码是量子力学和经典密码学相结合的产物,它的安全性由Heisenberg测不准原理、量子不可克隆定理以及非正交量子态不可可靠区分定理等量子力学特性保证,与攻击者所具备的计算能力无关。由于在安全性上具有明显的优势,量子密码受到了社会各界的广泛关注并发展成为了密码学中一个重要研究分支。量子密码的研究早期主要集中在两方之间的协议。随着研究的不断深入,多方量子密码协议逐渐成为了该领域的研究重点之一本文主要研究多方量子密码协议的相关问题,内容涉及量子多方保密通信协议的设计,量子安全多方计算协议的设计以及相关多方量子密码协议的分析与改进。论文的具体内容如下：在量子多方保密通信协议的设计方面,①解决了如何构造在采用联合(窃听)检测策略的多方量子密码协议中所需用到的幺正操作的问题,并给出了能够用于抵抗不同种类集体噪声的相关幺正操作。利用这些幺正操作并结合相应的量子信息载体,此类协议将具有免疫集体噪声的能力。②提出了一个基于单粒子态和联合检测的星型网络结构下的多用户量子密钥分发协议。在此协议中,网络中任意两个用户都可以在一个服务中心的帮助下完成量子密钥分发。与已有的采用联合检测的多方量子保密通信协议相比,该协议的所有参与者(包括服务中心)都不需要具备存储量子态的能力,因而它在现有技术条件下拥有更高的可行性。在量子安全多方计算协议的设计方面,①利用联合检测策略分别提出了一类多方量子秘密共享协议和一个量子保密比较相等性协议。与之前的相关协议相比,这两个协议在量子比特效率、可实现性或容错性能方面具有一定的优势。②研究了如何利用量子力学原理来保护多方排序中的用户匿名性,并提出了三个既能够实现排序功能又能够保证用户匿名性的量子匿名多方多数据排序协议。在每个协议中,排序参与者可以安全地得到自己数据的正确排名,而其它任何人都不能将其身份与数据对应起来。在多方量子密码协议的分析与改进方面,①对一个利用χ态的多用户量子通信网络协议进行了分析,指出了该协议在攻击者采用可提取相关性攻击时所表现出的脆弱性,并给出了可行的改进方案。②对一个可用于网络购物的受控量子安全直接通信协议进行了分析,指出了该协议在参与者采取截获-重发攻击时存在的安全漏洞,并基于该协议的特点提出了一个有效的改进方案。③对一个利用单粒子态和幺正操作的高效多方量子密钥协商协议进行了分析,指出了该协议在参与者攻击下既不能实现公平性也不能实现私密性,并对在设计一个真正安全且公平的量子密钥协商协议时需要考虑的因素进行了简要的讨论。
【学位授予单位】：北京邮电大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O413;TN918.2
【图文】：
是0的单位操作。其次，Ｍ应该正交于｜０＇〉和｜１＇〉验证，当Ｍ的形式满足这两个条件时，＾／可RG吏得｛｜0＇〉，｜１＇〉，｜＋＾｜－＇〉｝个态都在自己所属的基（｛｜0＇〉，｜１＇〉｝或｛｜＋＇〉，｜＿＇〉｝）中翻转。当然，满足件的Ｍ有很多选择，如：逡逑Ｍ，邋＝｜２＇〉〈３＇｜＋｜３＇）〈４＇｜邋＋邋．．．＋｜（ｄ－ｌ）＇〉〈２＇｜逦（２－Ｍ，＝＼２＇）｛２＇＼＋－＋＼ｉｄ－＼ｙ）｛｛ｄ－ｉｙ＼逦口邋＿编码操作ｔ／レッ后，我们选择作为相应的控制操作，即控制操／反，其中７可＾：１是一个模为１的任意复数。这样构造的操作（：正好可0＇〉，｜１＇），｜＋＇〉，｜－＇〉｝中的每一个量子态在｛｜0＇〉，｜１＇）｝和｛｜＋＇〉，｜－＇〉｝两组基之转。逡逑法正确性证明逡逑
－２．邋—个７用户星型网络结构下的ＭＱＫＤ协议的简易图示。在这个网逡逑，７个用户中的任意两个都可通过执行么正操作建立安全密巧。逡逑中，我们将基于单粒子态和联合检测提出一个具有星型网络结构的逡逑议。协议中有一个负责制备和测量量子态的中屯、，在这个中屯、的帮逡逑中任意两个用户主要通过在传递给他们的量子态上执行一些简单的逡逑可Ｗ安全地建立起一组随机密钥。例如，如果用户－：？邋（Ｕｓｅｒ－ｚＯ想要Ｕｓｅｒ－ｙ）建立一组随机密钥，Ｕｓｅｒ－ｚ？和Ｕｓｅｒ－ｙ？可Ｗ将自己的随机比特逡逑服务中屯、制备的量子态上，然后他们就可Ｗ根据中也公布的测量结逡逑随机密钥。在这种情况下，Ｕｓｅｒ－ｚ？和Ｕｓｅｒ－／进行的最主要量子操作逡逑／她们的秘密信息通过相应的么正操作隐藏在被传输的量子态中。逡逑多数现有的量子密码协议一样，我们假设此协议中的经典信息是通逡逑经典信道进行传递的。同时，协议中的量子态采用块传输的方式进逡逑传输是由龙桂鲁等人首先提出的ＰＳ１，它是量子信息处理中用来传输逡逑一重法。此，基于合测的ＭＫＤ逡逑
是0的单位操作。其次，Ｍ应该正交于｜０＇〉和｜１＇〉验证，当Ｍ的形式满足这两个条件时，＾／可RG吏得｛｜0＇〉，｜１＇〉，｜＋＾｜－＇〉｝个态都在自己所属的基（｛｜0＇〉，｜１＇〉｝或｛｜＋＇〉，｜＿＇〉｝）中翻转。当然，满足件的Ｍ有很多选择，如：逡逑Ｍ，邋＝｜２＇〉〈３＇｜＋｜３＇）〈４＇｜邋＋邋．．．＋｜（ｄ－ｌ）＇〉〈２＇｜逦（２－Ｍ，＝＼２＇）｛２＇＼＋－＋＼ｉｄ－＼ｙ）｛｛ｄ－ｉｙ＼逦口邋＿编码操作ｔ／レッ后，我们选择作为相应的控制操作，即控制操／反，其中７可＾：１是一个模为１的任意复数。这样构造的操作（：正好可0＇〉，｜１＇），｜＋＇〉，｜－＇〉｝中的每一个量子态在｛｜0＇〉，｜１＇）｝和｛｜＋＇〉，｜－＇〉｝两组基之转。逡逑法正确性证明逡逑
本文编号：2752396
【学位授予单位】：北京邮电大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O413;TN918.2
【图文】：
是0的单位操作。其次，Ｍ应该正交于｜０＇〉和｜１＇〉验证，当Ｍ的形式满足这两个条件时，＾／可RG吏得｛｜0＇〉，｜１＇〉，｜＋＾｜－＇〉｝个态都在自己所属的基（｛｜0＇〉，｜１＇〉｝或｛｜＋＇〉，｜＿＇〉｝）中翻转。当然，满足件的Ｍ有很多选择，如：逡逑Ｍ，邋＝｜２＇〉〈３＇｜＋｜３＇）〈４＇｜邋＋邋．．．＋｜（ｄ－ｌ）＇〉〈２＇｜逦（２－Ｍ，＝＼２＇）｛２＇＼＋－＋＼ｉｄ－＼ｙ）｛｛ｄ－ｉｙ＼逦口邋＿编码操作ｔ／レッ后，我们选择作为相应的控制操作，即控制操／反，其中７可＾：１是一个模为１的任意复数。这样构造的操作（：正好可0＇〉，｜１＇），｜＋＇〉，｜－＇〉｝中的每一个量子态在｛｜0＇〉，｜１＇）｝和｛｜＋＇〉，｜－＇〉｝两组基之转。逡逑法正确性证明逡逑
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是0的单位操作。其次，Ｍ应该正交于｜０＇〉和｜１＇〉验证，当Ｍ的形式满足这两个条件时，＾／可RG吏得｛｜0＇〉，｜１＇〉，｜＋＾｜－＇〉｝个态都在自己所属的基（｛｜0＇〉，｜１＇〉｝或｛｜＋＇〉，｜＿＇〉｝）中翻转。当然，满足件的Ｍ有很多选择，如：逡逑Ｍ，邋＝｜２＇〉〈３＇｜＋｜３＇）〈４＇｜邋＋邋．．．＋｜（ｄ－ｌ）＇〉〈２＇｜逦（２－Ｍ，＝＼２＇）｛２＇＼＋－＋＼ｉｄ－＼ｙ）｛｛ｄ－ｉｙ＼逦口邋＿编码操作ｔ／レッ后，我们选择作为相应的控制操作，即控制操／反，其中７可＾：１是一个模为１的任意复数。这样构造的操作（：正好可0＇〉，｜１＇），｜＋＇〉，｜－＇〉｝中的每一个量子态在｛｜0＇〉，｜１＇）｝和｛｜＋＇〉，｜－＇〉｝两组基之转。逡逑法正确性证明逡逑
本文编号：2752396
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