基于量子密码的签名方案

本文首次研究了量子签名问题,并提出了一个基于对称密码体制的量子签名方案.所提出的量子签名方案利用量子力学中的Greenberger-Horne-Zeilinger(GHZ)三重态的相干特性实现对量子比特串的签名和验证.研究表明本文提出的量子签名方案具有可证明安全性.     

列表译码在密码中的应用综述

列表译码自上世纪50年代提出以来,不仅在通信与编码等方面得到了广泛应用,也在计算复杂性理论和密码学领域有着广泛的应用。近年来,随着量子计算的发展,基于整数分解等传统困难问题设计的密码方案受到了巨大的威胁。由于编码理论中一些计算问题的NP困难性被广泛认为是量子概率多项式时间不可攻克的,建立在其上的基于纠错码的密码体制得到了越来越多的重视,列表译码也越来越引起人们的关注。该文系统梳理了列表译码在密码学中的应用,包括早期在证明任何单向函数都存在硬核谓词、设计叛徒追踪方案、以多项式重建作为密码原语设计公钥方案、改进传统基于纠错码的密码方案和求解离散对数问题(DLP)等方面的应用,以及近期,列表译码在设计安全通信协议、求解椭圆曲线离散对数问题、设计新的基于纠错码的密码方案等方面的应用。该文对列表译码的算法改进及其在密码协议设计和密码分析中的应用、新应用场景探索等方面的发展趋势进行了探讨。     

量子密码学应用研究进展

量子密码学是近年来国际学术界的一个研究热点,它有效地解决了传统密码技术存在的问题,相对传统密码技术有着更高的安全性。本文由传统密码通信原理引入量子密码通信,在此基础上介绍了当前相关研究领域内的实验研究以及研究成果,其中详细介绍了量子密码通信在国内的研究成果以及抗量子计算机的应用发展。最后根据当今的发展状况展望了量子密码通信的发展前景和发展方向。虽然量子密码通信在实际应用中仍然存在一些困难,但其必将在网络安全通信中得到广泛的应用。     

后量子对称密码的研究现状与发展趋势

经典对称密码算法的安全性在量子环境下面临严峻的挑战,促使研究者们开始探寻在经典和量子环境下均具有安全性的密码算法,后量子对称密码研究应运而生。该领域的研究目前仍处于初级阶段,尚未形成完整的体系。该文对现有的研究成果进行归类,从量子算法、密码分析方法、安全性分析、可证明安全4个方面对后量子对称密码领域的研究现状进行介绍。在分析研究现状的基础上,对后量子对称密码的发展趋势进行预测,为对称密码在量子环境下的分析和设计提供参考。     

量子密码在数据链系统中的应用研究

量子计算的出现对传统密码造成了巨大冲击,量子密码应运而生。本文简述了量子密码的原理及其特点,通过与传统密码技术进行对比,突出了其安全性优势。最后介绍了量子密码在数据链系统中的应用前景。     

后量子密码迁移研究

量子计算技术对传统密码算法安全性的威胁非常大。在量子计算模型下,公钥密码将被破解,对称密码和杂凑密码的安全性将减半。研究和应用抵抗量子计算攻击的密码技术日趋紧迫,美国国家标准与技术研究所（National Institute of Standards and Technology,NIST）于2022年7月遴选出4种拟标准化的候选算法。随着算法标准化进程接近尾声,后量子密码迁移活动被提上日程。就该领域展开系统性研究,归纳总结主流的后量子密码迁移问题、方案、技术和方法等,并以政务云平台系统进行后量子密码迁移为例进行阐述,为后续的密码应用迁移提供参考。     

ZZWZ量子对话协议的安全性分析

量子安全直接通信（Quantumsecuredirectcommunication,QSDC）是量子密码中新颖的一个内容,他允许通信双方直接传输秘密信息而不需要事先建立随机密钥来加密信息。基于QSDC的思想,Nguyen2提出了一种新型的量子通信协议,即量子对话（quantumdialogue,QD）,而最近人们又提出了一种新的ZZWZ量子对话协议,该协议利用非对称量子信道,提供更高的信道容量。通过针对该利用非对称量子信道的量子对话协议进行安全性分析,可以得出该协议尚存在两个安全性问题。第一个是信息泄露问题,窃听者仅监听经典广播通信就可以获得一半的秘密信息。第二个是不能抵抗截获一重发攻击,攻击者通过简单的截获一重发就可以获得全部的秘密信息。     

量子消息认证协议

研究了在量子信道上实现经典消息和量子消息认证的方法。给出了一个基于量子单向函数的非交互式经典消息认证加密协议。证明了给出的协议既是一个安全的加密方案,也是一个安全的认证方案。利用该认证加密协议作为子协议,构造了一个量子消息认证方案,并证明了其安全性。与BARNUM等给出的认证方案相比,该方案缩减了通信双方共享密钥的数量。     

基于纠缠辅助码的量子模糊承诺和生物认证

本文针对经典模糊承诺体制不能有效抵抗量子算法攻击的问题,在纠缠辅助量子纠错码的基础上,结合量子哈希构造一类新的量子模糊承诺体制.利用无需自对偶约束的量子纠错码空间构建模糊承诺集产生承诺阶段所需的码字,并对其施加用于模糊证明的加噪变换,有效抵抗量子傅立叶取样攻击;提出一种量子哈希,对随机量子序列进行混淆扩散后加密,实现信息论意义上的一次一密安全.据此构建的量子模糊承诺体制可有效抵抗量子图灵机攻击.该文还给出了基于量子模糊承诺的挑战响应生物认证方案,分别对量子模糊承诺和生物认证方案在量子计算环境下的安全性作了分析,证明了其安全性和有效性.     

量子密码通信技术研究进展

量子密码通信技术由于在信息传输安全性方面有着独特的优势,得到国内外研究机构的高度重视,近年来取得突破性进展。针对BB84协议,介绍量子密码通信中首先投入应用的量子密钥分发的原理及其安全性。简要介绍量子密码通信技术的研究现状和发展前景。     

基于共享EPR纠缠态的量子消息认证

文章提出利用共享EPR二粒子纠缠态完成对经典消息的加密认证,并结合量子稳定子码扩展完成对量子消息的认证。安全性依赖于EPR纠缠态的相干特性,量子稳定子码保证了量子态的真实性,量子一次一密保证了量子信息在信道的安全性。     

基于最大秩距离码的McEliece公钥加密方案

提出了基于最大秩距离码新的McElience公钥密码系统，讨论其可行性及安全性．证明了它比基于纠错码的McElience公钥密码系统里安全。而且，通过引入单向函数．使密码系统能有效地抗击消息重发攻击和相关消患攻击。     

基于单粒子的量子公钥加密协议

提出一种基于单粒子的量子公钥加密协议。利用随机序列的映射关系对私钥实施量子操作,生成用于消息加密的量子公钥。根据量子不可克隆和密文不可分辨定理,引入新的量子源作为通信传输的载体,设计了易操作的加密编码和解密规则;采用分块的方法,优化了窃听检测方法,降低了对发送方存储能力的要求;结合一次一密的加密方案,保证了在量子通信信道中传送密钥和消息的安全性。基于纠缠态的量子加密算法和基于单粒子的量子公钥加密方案相比较,所提出的协议易于实现,具有良好的使用价值。分析表明,本协议是安全的。     

基于Niederreiter纠错码的公钥密码体制的研究

二十多年来,纠错码成功地用于构造诸多纠错码公钥密码体制。文中首先研究了N公钥体制的性能指标,给出了它的计算机模拟曲线;通过分析N公钥体制的安全性,给出了一种攻击N公钥体制的新方法;然后探讨M公钥体制与N公钥体制的内在关系,揭示了它们之间安全性等价的事实,给出了M公钥与N公钥体制性能比较的结果。     

关于遍历矩阵密码体制的安全性

分析了基于有限域遍历矩阵的公钥密码体制的安全性。根据公钥,采取逆矩阵消去方法得到伪造私钥的线性方程组。从而证明了计算性TEME问题是多项式时间可解的,利用伪造私钥即可破解PZZ1密码体制的密文。在一些情况下,SEME问题在多项式时间内可归约为离散对数问题,若密钥参数选取不当,PZZ2密码体制是基于离散对数问题的,并不基于NP困难问题。     

一种可实现的量子有序多重数字签名方案

首次研究了量子有序多重数字签名问题.提出的方案借鉴经典有序多重数字签名模型,利用量子纠缠交换来实现消息的签名与验证,并依赖量子密钥和一次一密算法来保证方案的安全.本方案除了不受签名用户数量限制外,还选择Bell态光子为信息载体,因此签名每bit消息所需的光子数较少且易于实现.     

基于共扼编码的量子概率加密方案(英文)

We present a quantum probabilistic encryption algorithm for a private-key encryption scheme based on conjugate coding of the qubit string. A probabilistic encryption algorithm is generally adopted in public-key encryption protocols. Here we consider the way it increases the unicity distance of both classical and quantum private-key encryption schemes. The security of quantum probabilistic privatekey encryption schemes against two kinds of attacks is analyzed. By using the no-signalling postulate, we show that the scheme can resist attack to the key. The scheme’s security against plaintext attack is also investigated by considering the information-theoretic indistinguishability of the encryption scheme. Finally, we make a conjecture regarding Breidbart’s attack.     

量子通信的安全性分析

目前量子密钥分发（QKD）已成为量子通信应用研究的一个主要方向,越来越多的研究证明,一些QKD协议具有完全保密性,但是能由此得到量子密码系统甚至量子通信是完全保密的结论吗？量子通信保密还需要量子加解密技术吗？论文重点对量子通信安全性和量子通信保密的解决方案进行了详细分析和探讨。     

量子密钥分配及其无条件的安全证据

量子密码学因密钥分配而众所周知,然而早先提出的量子密钥分配的安全证据包含许多技术困难。该文提出了一个概念更为简明的量子密钥分配的安全证据。此外,研究中还发现,在隐形传输下,因为改变了非平凡误差的模型序列,所以隐形传输信道的误差率与正被传输的信号无关。为此,将这一事实与最近提出的量子到经典的约简定理相结合。在讨论中,假定通信双方Alice和Bob有容错的量子计算机,结果表明:在任意长的距离上,即使面临各种窃听攻击及各种噪声存在的情况下,量子密钥分配依然具有无条件的安全特征。