两方量子密钥协商协议的改进

针对Hsueh和Chen的基于最大纠缠态两方量子密钥协商协议存在安全漏洞,即发送方可单方控制共享密钥的问题,通过增加接收方的幺正操作给出了一个改进方案.利用幺正操作来代替对发送方的安全检测,这从根本上满足了量子密钥协商中各参与者都贡献于共享密钥的生成和分配这一基本要求,从而使其抗发送方攻击的安全性依赖于基本物理原理而非检测光子技术.安全分析表明,该方案可有效抵抗外部攻击和参与者攻击.与另一改进方案相比,该方案以更小的代价解决了原协议的漏洞,提高了协议效率.     

基于Bell态的两方互认证量子密钥协商协议

针对已有互认证量子密钥协商协议需要可信或者半可信第三方参与造成的步骤繁琐且通信量大的问题,基于Bell态和其纠缠交换性质提出了一个新的两方量子密钥协商协议。该密钥协商协议无需可信或者半可信第三方的参与,就能实现参与者之间的身份互认证和公平的密钥协商,因此降低了协议的通信复杂度。安全性分析表明,该互认证的密钥协商协议能保证身份认证过程可以抵抗假冒攻击,密钥协商过程能抵抗外部攻击和参与者攻击。另外,与已有互认证量子密钥协商协议相比,该协议的量子比特效率较高,且其量子态制备和测量用现有技术更易实现。     

基于GHZ态的两方量子密钥协商协议

针对目前基于多粒子纠缠态的量子密钥协商协议利用现有技术无法实现多粒子纠缠态的联合测量问题, 本文基于三粒子GHZ态,提出了一个新的两方量子密钥协商协议。该协议通过利用三粒子GHZ态的测量相关性和延迟测量技术,确保了两个参与者能公平地建立一个共享秘密密钥。由于该协议仅用到了Bell测量和单粒子测量,它在现有技术基础上实现较容易。安全性分析证明了此协议既能抵抗参与者攻击和外部攻击,也能成功地抵抗两种特洛伊木马攻击。并且该协议不但在无噪声量子信道上是安全的,而且它在量子噪声信道上也是安全的。最后,与已有的安全两方量子密钥协商协议比较发现该协议也能达到很高的量子比特效率。     

基于QSA的量子密钥协商协议内部攻击分析

量子密钥协商(QKA)是量子密码学的一个重要分支,公平性和安全性是其需要满足的两个关键要求。然而在QKA协议的设计过程中,公平性并没有引起足够的重视。近期有学者提出了一种基于量子搜索算法(QSA)的QKA协议。通过利用贝尔态的纠缠性质对该协议进行内部攻击分析,发现第1个参与者可以在不被接收者检测到的前提下操控最终的共享密钥,即该协议不满足QKA协议公平性的要求。为设计更加安全、公平的QKA协议提供思路。     

三粒子纠缠GHZ态的量子隐形传输

提出实现三粒子纠缠GHZ态的量子隐形传输方案。该方案利用三个二粒子纠缠态作为量子信道,并考虑了量子信道为最大纠缠态的情况,实现三粒子纠缠GHZ态的量子隐形传输。     

基于密钥位协商的多路径量子密钥协商技术研究

提出了在多路径、多用户QKD网络环境中利用密钥位协商技术在任意两个QKD节点之间进行量子密钥协商的安全机制。采用基于密钥位协商的多路径量子密钥协商技术,入侵者如果要获取两个QKD节点之间的最终会话密钥,将不得不侵入网络中的所有中继设备并截获所有可能路径上的信息。分析结果表明,该方法使得网络中任意两个QKD节点之间的密钥协商安全性均得到较大提高。     

基于部分纠缠态的高效量子安全直接通信

基于两粒子部分纠缠态提出一种高效量子安全直接通信方案。该方案利用诱骗态来检测窃听,协议安全性等价于BB84协议的安全性。通信双方分别通过受控非操作和局域幺正变换编码秘密消息,利用von Neumann测量,结合经典通信实现秘密消息的高效直接传递。与现有协议不同,通信双方通过不同的操作编码和传输秘密消息,共享两个不对称的量子信道,同时在恢复秘密消息时通信双方各自持有攻击者不能掌握的关键量子比特,使得协议在理想和噪声信道中均安全。所有纠缠比特都用于传输秘密消息,协议的量子比特效率较高。     

量子纯态纠缠态的构成与纠缠度

由信息熵定义出发,结合量子力学态矢特性,首次提出多粒子体系纯态纠缠态的构成方法,并给出纠缠度的定义。然后以自旋为1/2的两粒子为例,给出任意态下纠缠度的计算。     

利用Bell态纠缠交换的环式量子秘密共享协议

为使量子秘密共享易于实现,提出了一种基于Bell态纠缠交换的协议. 参与方的量子信道构成一个环,通过在环上添加或删除节点可以构造任意多方协议,并且对其他参与方没有任何影响. 分析表明,上述协议不仅能抵抗外部窃听者的窃听,而且能抵抗内部参与方的欺骗,具有无条件安全性.     

新的口令认证密钥协商协议

针对服务器泄漏攻击,给出了抵抗这种攻击的方法,提出了一个新的基于口令的认证密钥协商协议。在该方案中,用户记住自己的口令,而服务器仅仅存储与口令对应的验证信息。分析结果表明,该方案可以抵抗服务器泄漏攻击、字典攻击和Denning-Sacco攻击等,并且具有前向安全性等性质。     

基于纠缠交换的量子身份认证协议

提出了基于纠缠交换的量子两方身份认证协议,并扩展到基于纠缠交换的量子多方身份认证协议.协议中通信用户初始共享的纠缠粒子对用作认证密钥.用户通过对事先共享的纠缠粒子对进行纠缠交换和经典通信,实现用户之间的身份认证.另外对2种量子身份认证协议的安全性分别进行了分析.     

利用正交直积态的量子密钥分配协议

基于量子密钥分配协议是目前实现密钥分配最安全的方法,两个三态量子位组成的复合系统中存在一组正交直积态,它可以表现出非定域性。该文提出了一个建立在该系统的非定域性基础上的量子密钥分配协议,协议双方通过交换量子位和集体测量建立起共享的密钥。量子力学的基本原理保证了该协议是无条件安全的,没有第三方可以窃取密钥而不被发现。该协议不需要纠缠态,也不需要做任何量子操作。因此,它更容易在实践中实现,同时具有更高的可靠性与健壮性。     

基于椭圆曲线的会议密钥协商协议

为了提高错误容忍的会议密钥协商协议的执行效率,利用椭圆曲线数字签名算法与椭圆曲线Diffie- Hellman密钥交换协议,提出了一种认证广播信道下前向安全的会议密钥协商协议,并分析了该协议的安全性与执行效率.在椭圆曲线离散对数问题难解的假设下,该协议中被动攻击者得不到诚实参与者协商出的会议密钥的任何信息,且无论存在多少恶意参与者,诚实参与者都能协商出一个共同的会议密钥.与现有方案相比,在相同安全强度下,该协议具有通讯量更小、计算效率更高等特点.     

基于一类群的Diffie-Hellman密钥交换协议

多数公钥密码体制是建立在交换群上的,近年来基于非交换群的体制也得到了快速发展.Diffie-Hellman密钥交换协议已在许多商业产品中得到应用.该文基于一类附加特殊圈的左乘法群以及共轭搜索问题的变形困难问题,选用一种新的映射来研究Diffie-Hellman密钥交换协议.     

标记光源的量子密钥分配方案

研究了基于实际系统的量子密钥分配协议.在使用纠缠的基础之上,提出了一种使用光子数可分辨探测器的标记单光子光源的量子密钥分配方案.分析和计算结果表明,该方案不仅可以增加安全通讯的距离,而且可以有效降低对实验技术的要求.     

基于QKD的组密钥服务协议研究

针对视频会议、网络游戏、股市交易等动态群组通信模型对量子组密钥提出的应用需求,在分析QKD网络组播结构的基础上,提出了一种基于QKD的组密钥服务协议。重点研究该服务协议的关键技术,并对协议的安全性进行了分析。