基于量子隐形传态的水下传感器网络分级加密通信协议

针对水下传感器网络中通信信息安全性与水声信道通信特性的不足,提出了一种基于量子隐形传态的水下传感器网络分级加密通信协议.一级在水面基站与自由水下航行器之间,采用量子隐形传态实现两者之间共享量子密钥,利用纠缠关联空间非定域性保证其通信信息安全性;二级在水下节点到水下自由航行器之间,采用对称加密算法实现两者之间信息的加密传输,利用对称加密快捷的优点提高其通信信息效率.分别对量子攻击、经典攻击及通信效率这3个方面进行了分析,证明该协议能有效防止量子态截获、重构、替换等攻击.     

基于GHZ的多用户量子网络密钥传输协议

提出了在一个多用户量子网络中，基于3个粒子最大纠缠态GHZ的密钥传输协议。这个量子密钥传输协议在通信节点和控制中心之间通过多个GHZ对构建安全的密码分配系统。与经典的量子密码术相比，理论分析证明，如果存在窃听者Eve，则他为获得有用的信息会不断向网络引入错误。该网络的节点和控制中心必然发现Eve，从而保证了网络密钥的安全性。     

无线网络中基于量子隐形传态的鲁棒安全通信协议

该文在深入研究无线网络802.11i鲁棒安全通信的基础上,提出基于量子隐形传态的无线网络鲁棒安全通信协议,利用量子纠缠对的非定域关联性保证数据链路层的安全。首先,对量子隐形传态理论进行描述,并着重分析临时密钥完整性协议和计数器模式及密码块链消息认证协议的成对密钥、组密钥的层次结构;其次,给出了嵌入量子隐形传态的成对密钥、组密钥的层次结构方案;最后,在理论上给出安全证明。该协议不需要变动用户、接入点、认证服务器等基础网络设备,只需增加产生和处理纠缠对的设备,即可进行量子化的密钥认证工作,网络整体框架变动较小。     

三态纠缠的可控的量子秘密共享协议

提出由3个节点组成的星型量子网络中,基于三态纠缠的可控的量子秘密共享协议。在协议中,3个节点S₁、S₂、S₃共享2N个GHZ-like states,发送编码序列,利用可控制的状态参量α,将测量结果的联合计算共享密钥。理论分析证明,该协议对于外在的窃听者Eve和内在的窃听者都具有很高的安全性。如果存在窃听者,则必然发现,从而保证了共享量子密钥的安全性。     

多跳环形量子网络密钥共享协议的研究

为有效解决量子网络的安全问题,提出了多跳环形量子网络的量子密钥共享协议.该协议在由2N+1个量子节点组成的环形网络中通过EPR对传输密钥.量子节点t0利用CONT门、H门操作,将密钥通过t1传递给t2,再多跳的依次传递给量子节点t4,…,t2通过t3…t2N-1,最终将共享信息传递给最后的量子节点.该协议利用现有的手段可以实现.     

基于自对偶量子低密度校验码的量子对话协议

在量子信道中,粒子在传输过程中通常会受到噪声的影响,提出基于自对偶量子低密度校验码的量子对话协议来抵抗噪声攻击,使用B构造法和U构造法相结合的方法来构造自对偶量子低密度奇偶校验矩阵。所提量子对话协议能够抵抗常见的外部攻击,且不存在信息泄露,提高了编码和译码的效率。从纠错的角度研究所提量子对话协议的安全性,安全分析表明,该协议具有足够的安全性,能够有效抵御常见的恶意攻击。     

抗特洛伊木马攻击的量子密钥多播通信协议

提出在一个源量子节点与M个目的量子节点组成的网络中抗量子特洛伊木马攻击的组播通信协议,源量子节点构建2n+δ个EPR纠缠对,并用发送序列标记;在发送序列中随机选取n个作为检测纠缠对,利用CHSH不等式进行信道检测;发送序列中剩余n+δ个EPR纠缠对变形为非正交的量子态作为密钥,将广播明文信息分组编码成密文,利用量子态的不精确克隆复制M份发送给每个目的节点;目的节点接收密文逆向解密。分析了通信的吞吐量、信道的利用率、协议的安全性等问题。通过分析,证明该协议能有效防止特洛伊木马攻击,保证组播信息的安全。     

基于交替量子随机行走的改进AES和离散余弦变换的图像加密算法

随着科学技术手段飞速发展，图像加密算法被破解的风险也逐渐增加. AES(advanced encryption standard)算法虽然性能优越，但也存在着密钥固定等问题，未来量子计算机的问世将会对此造成重大威胁.首先，该文采用离散余弦变换(discrete cosine transform, DCT)对明文图像进行DCT域的变换；其次，利用交替量子随机行走构造概率分布矩阵，对概率分布矩阵进行预处理，与DCT后的明文进行逐位异或的操作；最后，计算概率分布矩阵的奇异值，并给出对应的十六进制表达式作为AES的密钥，随机提取概率分布矩阵的一个元素，按照AES算法的编码规则构建轮常量Rcon,进而改进AES算法的加密迭代函数.测试结果表明，该算法具有很好的加密效果和较高的鲁棒性，密文图像相邻像素在3个方向上的相关系数可以达到0.001 5的显著效果.     

基于交替量子随机行走的高维量子图像加密模型

图像加密是保证数字图像在互联网上进行安全传输的关键环节。文中提出了一种基于交替量子随机行走（AQW）与异或操作的彩色量子图像加密算法。首先，对原始彩色图像进行彩色量子图像表示法（NCQI）表示，构建量子线路，利用受控AQW生成的二进制概率矩阵构建量子异或矩阵，完成对原始量子图像的加密操作，解密过程是加密过程的逆过程。AQW的初始条件是保证量子图像加密算法安全性的关键。通过对提出的加密模型进行经典计算机上的仿真实验，验证了该量子图像加密模型的安全性。