基于GHZ态的身份认证与密钥分配方案

在量子密钥分配协议中存在这样一个基本假设,即攻击者不能同时获得量子信道和经典信道上的信息;为解决这一假设性难题,对量子的纠缠特性进行了研究,提出一种基于GHZ三重态的身份认证与密钥分配方案,该方案在建立一次量子信道后利用GHZ三粒子的关联性实现通信双方与仲裁第三方三者之间的身份认证,然后利用远程传态实现通信密钥分配以及新认证密钥的分配,确保通信方身份不可伪造与通信信息安全,最后结合常见的攻击方式论证了该方案的安全性。     

一种量子密钥分发中的身份认证协议

假设两通信用户共享一初始比特串K,提出一种新的思想,即共享的K不直接用来认证,而是先经过一个简单算法将其转换为一个较长的K′,在对K′作适当处理后再用来认证。在此基础上几乎所有的量子密钥分发协议都可以同时进行身份认证。作为例证,还提出一个新的基于非正交纠缠态的量子身份认证(QKA)协议,该协议能同时进行量子密钥分发(QKD),分析表明此协议比传统的QKD协议更简单、安全。     

以真六量子纠缠态为信道的双向受控远程态制备

研究了真六量子比特纠缠态在双向量子受控远程态制备中的一个新应用。在协议中,远程的两方在遥远的第三方控制下,能够同时地、确定地交换他们的量子态。如果没有控制者的允许,这种交换是不能成功的,而作为原始的非局域量子资源的一个真六量子比特纠缠态是预先被三方共享的。     

可认证的多方量子秘密共享协议

利用Bell态的特性,提出一个可认证多方量子秘密共享协议.在协议中,秘密消息分发者通过局域幺正操作将两比特的经典秘密消息编码到量子载体中,并利用量子纠缠将其分割传输给n个代理人.每个代理人对手中的粒子进行Bell测量,以获得各自的子秘密.在消息重构过程中,当且仅当这n个代理人协作才能恢复出共享的秘密消息.同时,结合经典Hash函数对分发者和代理人的身份进行认证,实现双向认证的功能.最后,对协议的安全性和认证性进行了详细的讨论,表明所提方案在理论上是安全的.此外,本方案的实现只涉及到Bell态的制备和测量,这在现有的技术条件下是可行的.     

基于新的二粒子纠缠态的仲裁量子签名协议

综合考虑量子纠缠、量子态的比较、量子操作等,提出一种基于新的二粒子纠缠的仲裁量子签名协议。利用隐形传态的原理将未知的量子传递到接受者手中,再对其进行相应的酉变化来恢复原信息。方案中有第三方的参与使得方案更安全,又利用具有很好性质的二粒子纠缠态,使得方案简单安全可行。同时算法利用一次一密加密算法加密保障了签名的不可伪造性,通过仲裁者的参与及量子密钥有效解决了双方的抵赖问题。     

可控量子远程通信方案的研究

针对一般可控量子远程通信方案能防止外部窃听,但无法有效防止冒充攻击这一安全缺陷,提出一种具备身份认证功能的可控量子远程通信方案。可信任第三方Charlie利用纠缠交换对接收者Bob进行身份认证,在确定Bob的合法身份并将消息反馈给发送者Alice后,Alice再传送量子信息。该方案利用身份认证能有效防止冒充攻击,并能够增强量子信息传送的正确性和安全性。     

基于GHZ态的无酉操作多方量子秘密共享方案

为了简化多方量子秘密共享协议,利用Greenberger-Horne-Zeilinger（GHZ）态和互补基特性,提出了一种简单高效的多方量子秘密共享方案。该方案无需进行任何酉操作,发送方和多个接收方之间只需一次量子通信,并使用互补基进行测量即可完成信道安全检测和秘密共享。除去少量用于检测量子信道安全的粒子,其余每个GHZ态粒子共享一个比特的经典信息。安全性分析表明该方案是安全可靠的。     

利用纠缠态实现任意N粒子量子态的秘密共享

针对量子秘密共享的量子态局限于最大纠缠态的问题,提出一种实现任意N位量子态的秘密共享方案。该方案使用纠缠态作为量子信道,首先发送方对粒子进行Bell基测量,然后接收方Bob或Charlie使用单粒子测量,最后参与者根据Alice和单粒子测量得到的结果,选用合适的联合幺正变换对量子态进行相应的变换,这样可以实现任意N粒子量子态的秘密共享。该方案能够抵御外部窃听者和内部不诚实参与者的攻击,安全性分析表明此方案是安全的。     

基于半量子的加密视频会议方案

为了保证视频会议信息的安全传输,该文将半量子密钥分发与视频会议相结合,提出一种基于半量子的加密视频会议方案.该方案需要第三方拥有量子制备能力,参与视频会议的用户只需要有经典操作能力而不需要具备量子操作能力.增加的第三方可以有效地减少信道数量,提高通信效率,但第三方只负责制备纠缠粒子,无法获知密钥信息.通过分析可知,该方...     

使用Bell态的量子多方秘密共享协议

提出一个n方量子秘密共享协议。该协议使用Bell态粒子,通过参与者陆续进行Pauli操作和H操作完成秘密的共享。在通信方面,该协议利用量子信道完成秘密的直接共享,而经典信道则负责完成安全检验,确保共享过程的安全。在安全性方面,该协议可以抵抗中间人攻击以及内部不诚实参与者攻击。     

基于对称W态和身份认证的安全量子通信协议

由于W态纠缠的强鲁棒性,它被认为是更适用于量子信息处理和量子安全通信的信息载体。针对4粒子W态或3粒子非对称W态量子直接通信效率低下或物理实现困难等缺陷,利用3粒子对称W态和量子身份认证机制,提出了一种新的确定型安全量子通信协议。该协议由认证码生成、量子态准备、量子态分发、安全检测与身份认证和消息通信五阶段组成,通信双方只需进行两粒子Bell基、单粒子Z基或X基测量,通信效率也有所提高,即1个3粒子W态传输1经典比特信息。安全分析证明该协议能有效抵抗各类窃听者Eve攻击和伪装攻击,具有较好的安全特性。     

基于安全多方计算的匿名认证方案

把匿名认证抽象为一个具体的安全多方计算问题,转而寻求对该具体问题的求解。基于线性方程组的求解理论,构建了一个匿名认证模型。继而设计了一个两方安全计算矩阵与向量乘积协议,并基于该协议提出了一个完整的匿名认证方案。该方案安全、高效,存储开销小,特别适宜于资源受限的设备或网络。     

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。     

格上基于智能卡的安全口令认证方案

基于智能卡的认证方案是一种高效且常用的认证机制,但安全性基于数论难题构建的相关认证方案存在不能抵抗量子攻击、恶意读卡器攻击等问题.提出一种新的格上基于智能卡的口令认证方案,该方案利用格密码中近似平滑投射哈希函数和可拆分公钥密码体制,通过用户口令和智能卡完成与服务器的身份认证和会话密钥协商.该方案在随机预言模型下满足理论可证明安全,在抵抗量子攻击、恶意读卡器攻击和其他类型攻击方面有较高的可靠度.仿真实验表明,所提方案执行效率高,满足实际应用需求.     

基于测量设备无关的可认证身份量子投票方案

为解决量子通信过程中的身份认证及协议的可实现性问题, 提出一种基于测量设备无关的带身份认证服务器的量子安全直接通信协议, 并依据该协议提出一种量子投票方案. 所提方案利用测量设备无关的量子密钥分配, 完备的量子加密, 以及经典的一次一密等技术, 不仅理论上确保方案的无条件安全性, 而在实际上也避免外部攻击者对测量设备漏洞的攻击. 此外, 所提方案使用BB84态的弱相干脉冲作为量子资源, 仅实施单粒子操作, 以及识别Bell态的测量. 因此, 基于现有技术, 所提方案具有良好的可实现性. 同时所提方案扩展了身份认证功能, 引入比特承诺, 使得监票人可以验证投票信息的完整性和正确性. 仿真结果和分析表明, 所提方案是正确的并具有理论上无条件的安全性, 即信息理论安全. 相较于现有的量子投票方案, 所提方案具有更好的可行性.     

Two authenticated quantum dialogue protocols based on three-particle entangled states

In this paper, we propose two authenticated quantum dialogue protocols based on three-particle entangled states, which are both completely secure and more efficient. The first controlled quantum dialogue protocol with authentication is creatively proposed, which is secure under not only some famous external attacks but also internal attacks, for example, the dishonest controller’s attack. This protocol has a slightly increasing efficiency and less qubit cost compared to previous protocols. Besides, we present the second authenticated quantum dialogue protocol, which has a high efficiency with 80% by integrating dense coding. This protocol can also resist various well-known attacks.     

量子安全通信开发回顾

回顾了量子通信协议的发展历程和各个研究方向,重点是量子直接安全通信(QSDC)问题。量子直接安全通信(QSDC)的安全性要求比量子密钥分配(QKD)要高,能够在密文信息泄漏之前察觉到窃听者。基于认证的量子直接安全通信(QSDC)的提出使得量子通信安全性达到了新的高度。     

The general theory of three-party quantum secret sharing protocols over phase-damping channels

The general theory of three-party QSS protocols with the noisy quantum channels is discussed. When the particles are transmitted through the noisy quantum channels, the initial pure three-qubit tripartite entangled states would be changed into mixed states. We analyze the security of QSS protocols with the different kinds of three-qubit tripartite entangled states under phase-damping channels and figure out, for different kinds of initial states, the successful probabilities that Alice’s secret can be recovered by legal agents are different. Comparing with one recent QSS protocol based on GHZ states, our scheme is secure, and has a little smaller key rate than that of the recent protocol.     

EXTR的EIGamal协议对WCDMA鉴权的改进

由于WCDMA的鉴权协议采用对称加密算法，不具备不可否认性，因此在实际应用中存在隐患。通过将广义XTR体制上的EIGamal加密协议进入WCDMA鉴权中，并修改鉴权协议，为系统增加了强不可否认性，有效地克服了隐患。该协议增强了WCDMA鉴权的安全性，具有较强的实用性。     

EXTR的ElGamal协议对WCDMA鉴权的改进

由于WCDMA的鉴权协议采用对称加密算法,不具备不可否认性,因此在实际应用中存在隐患.通过将广义XTR体制上的ElGamal加密协议进入WCDMA鉴权中,并修改鉴权协议,为系统增加了强不可否认性,有效地克服了隐患.该协议增强了WCDMA鉴权的安全性,具有较强的实用性.