基于纯态的量子通信系统模型

量子通信与量子计算已经引起人们极大的关注.对于量子态如何用于信息处理的问题,提出了量子通信的两种基本模型:量子直接通信模型与量子隐形传态通信模型.在量子直接通信模型中,用模块化的方法将量子通信全过程分为量子信源编译码,量子信道编译码,量子信道与量子噪声模块,并详细阐述了各个模块的功能与用途.在量子隐形传态通信模型中,利用量子隐形传态特性,通过将待传粒子与纠缠对的联合测量模块化为量子调制部分,给出了基于隐形传态的量子通信一般模型.量子通信在安全性及效率方面具有经典通信无法比拟的优势.     

基于量子信息拆分的多人验证签名方案

提出了一种利用W态实现的对经典信息的多人验证签名方案。协议基于量子信息拆分原理,将签名信息拆分成两部分,由一次一密算法和量子单向函数加密签名信息,两个验证人验证签名。方案满足经典安全性要求的不可伪造性和不可否认性,同时也能够抵御量子攻击策略当中的截获重发攻击和纠缠附加粒子攻击,相较其他量子签名方案,效率和安全性都有所提高。     

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。     

量子隐形传态原理及其MATLAB仿真

由于没有操纵量子比特的条件,MATLAB成为通信工程人员和在校学生学习量子通信基本原理的良好工具。文章给出了量子隐形传态的概念,分析了量子隐形传态原理。编写了量子隐形传态的仿真程序。给出了量子交换机仿真程序的核心部分代码。     

互联网中任意终端间量子密钥中继协议

提出了量子密钥中继的概念及协议.利用量子纠缠特性或者量子隐形传态可以实现不相邻两台终端设备间共享量子密钥,即量子密钥中继,最终实现互联网中任意终端间的量子密钥共享,并具有无条件的安全性.     

GHZ态的多参数测量控制概率隐形传态

量子隐形传态大多都使用最大化纠缠态作为量子信道,但最大化纠缠资源只存在于理想情况下。研究了非最大化纠缠信道的量子隐形传态,基于非最大化纠缠GHZ态提出了一个新型的概率控制隐形传态方案。通过引入多参数通用测量,可以根据量子信道参数调整测量基参数,进而实现最佳的成功概率。加入了量子控制者,使方案具有更高的灵活性。该方案可以被扩展到接收者没有足够量子能力的半量子通信情况,进一步扩大了概率隐形传态的应用范围。     

量子态的概率隐形传态

利用多方控制代理的网络,提出了一个量子隐形传态多量子位的协议。协议中所使用的量子信道有别于已有协议中所使用的量子最大纠缠态。得到的研究结果是,只有在发送方和多方代理合作时,接受方才能得到概率隐形传态的量子信息。因为使用的量子信道是非最大纠缠态,所以该协议更具有实际意义。     

量子隐形传态的通用线路

EPR态作为最基本的量子纠缠态,在量子隐形传态中起着重要作用.研究适应任意类型EPR通道的单量子比特隐形传送通用线路,并推广到任意N比特量子隐形传送通用线路.首先设计出4种EPR态,分别作为量子通道的单比特量子隐形传态,通过分析EPR量子通道与量子操作门之间的关系,设计一种单比特通用线路;然后,设计两比特的标准量子隐形传态线路,并用Mathematica进行仿真验证线路的正确性,再把它推广到N比特量子隐形传送线路;最后,将单量子比特通用线路与N比特量子隐形传送线路进行融合,最终设计出任意N比特量子隐形传送通用线路.N粒子量子比特通用线路通过信息接受者进行带参数的幺正变换,其中,参数由制备出的EPR对类型确定,解决了因EPR制备中心出错导致的信息传送失败问题.     

多用户网络量子密码术的改进

针对经典的利用EPR粒子纠缠态互换的量子密钥传输协议存在的问题,它提出了一个在多用户传输网络中,基于3个粒子的最大纠缠态GHZ安全的量子密钥传输协议.改进的量子密钥传输协议在通信节点与控制中心之间通过多个GHZ对完成该密码的安全分配系统.与经典的利用EPR粒子纠缠态互换的量子密钥传输协议相比,在传输网络中,窃听者Eve如果参与了3方的通信,要获得有用信息,必然要不断的引入错误,于是该网络的节点和控制中心将会发现Eve,保证了改进的多用户网络安全性.     

基于贝尔态的半量子安全直接通信协议

针对量子通信网络构建成本昂贵且效率低下的问题,基于贝尔态粒子和半量子理论,提出了一种易于实现的量子安全直接通信模型。首先,量子态的制备、Bell基测量等复杂操作交由拥有全部量子能力的服务端完成,用户端只需完成投影测量或者直接反射两种简单操作;其次,通信双方传输秘密信息前建立的量子信道以及提前共享的安全密钥,可以严格保障秘密信息不被泄露;最后,通过设计的编码规则,使得协议只使用较少量子资源就完成高效的秘密信息直接传输。通过计算可得,提出的量子安全直接通信模型粒子传输效率达到7.69%,安全模型分析表明了提出的通信模型在各种常见的攻击策略下都是安全可靠的。     

ARV水下机器人水面操作控制系统设计

自治缆控水下机器人（autonomous remotely-operated vehicle,ARV）是一种全新概念的水下机器人,它既有遥控水下机器人（remotely operated vehicle,ROV）的特点,又有自治水下机器人（autonomous underwater vehicle,AUV）的特点.它很好地结合了两种水下机器人的优点,代表了水下机器人未来的一个重要发展方向.基于用户数据报协议（User Datagram Protocol,UDP）、网络通信协议及RS-485通信协议,针对“海事一号”ARV水下机器人开发了上位机与下位机系统之间的操控终端.该操控终端通过上位机系统与可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller,PLC）采集系统的程序设计,实现了“海事一号”ARV上位机与下位机的实时通信与控制,效果良好,传输效率较高.     

AUV内部通讯总线设计

设计了基于CAN协议的AUV内部通讯总线系统．系统通过协议转换器的模块化、可配置性设计满足AUV系统对其内部通讯总线的开放性要求．协议转换器内部的容错处理能力以及紧急事件处理节点的设计为增强AUV系统的可靠性和容错能力、为避免AUV在深海工作环境下丢失增加有力的保障措施．     

一种基于复合问题的三方密钥交换协议

为了保证网络环境的安全通信,三方密钥交换协议得到广泛关注。结合对称加密算法、异或运算,将口令与身份进行简单复合,提出了一种三方密钥交换协议。该协议具有前向安全性,并能抵抗在线字典攻击、假冒攻击等。     

BB84量子密钥分配协议在专网中的应用

依据专用网络的特点,对BB84量子密钥分配协议做了改进,提出一种适用于专用网络的BB84-PN协议。该协议通过身份认证和量子物理特性,提高了安全性。同时,在通信过程中通过协商传输量子密钥规则,有效地提高了传输效率。     

腹膜透析远程监控系统信息安全的研究与设计

针对腹膜透析远程监控系统的数据信息安全问题,研究了基于MD5不可逆加密和AES对称数据加密方式的加密技术,对于用户登录密码进行MD5加密,对网络传输的数据使用Rijndael候选算法利用128位密匙进行加密,同时采用了超级管理员、管理员和普通用户的三级用户权限管理技术和面向连接的TCP网络通信协议,从而实现了对远程监控系统管理用户信息和网络传输数据的保护,有效提高了腹膜透析远程监控系统数据信息的安全性.     

一种蓝牙传输加密方案的设计与实现

针对蓝牙协议的基带层加密方案在密钥方面易受穷尽攻击、中间人攻击和EO算法容易受到代数攻击的问题,根据蓝牙设备的特点提出一种基于主机控制器接口层的加密方案,利用改进的ECDH协议保护密钥的安全性。实验表明,该方案能有效提供安全保护机制,解决蓝牙在可靠传输模式下影响传输速度的问题,其AES对蓝牙设备的传输速率影响较小。     

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.     

稀疏水下传感网中AUV数据移动收集技术研究

由于水下传感器节点的水声通信距离有限、价格昂贵,水下传感器网络中一般采用稀疏方式部署,因此很难保证整体网络的连通性及数据采集效率。自主水下航行器AUV（Autonomous Underwater Vehicle）作为天然的移动数据采集平台,可以弥补固定Sink节点数据采集方式的缺陷。提出了一种基于移动AUV的水下传感网移动数据收集机制。以AUV覆盖区域内的传感器节点作为临时Sink节点,其他传感器节点以临时Sink节点为根节点,采用最小生成树MST（Minimum Spanning Tree）方法将传感数据传输到这些临时Sink节点,然后通过临时Sink节点将汇聚数据传输给AUV。随着AUV的自主移动轨迹,水下传感网的传感数据都能简单高效地被收集起来。仿真结果验证了该方法在保证网络能耗的前提下提高了数据采集效率。     

基于混合加密方法的RFID安全认证协议

无线信号的广播传输、资源受限等特点使RFID 技术存在潜在安全隐患。为此,将公钥加密算法与对称密钥加密算法有机地结合,提出一种新的RFID安全认证协议,该协议解决了RFID系统中的信息泄露、重传攻击、位置追踪、假冒攻击、去同步化等安全与隐私问题。对该协议的安全性和性能进行比较分析,结果表明该协议可以为RFID系统提供较好的安全性,适合于RFID系统的应用。