[发明专利]量子密钥协商方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种信息处理技术领域的方法，具体的说，涉及的是一种量 子密钥协商方法。

背景技术

量子力学和密码学的结合，诞生了量子密码学，它可完成仅仅由传统数学无 法完成的完善保密系统。量子密码学是在量子理论基础上提出了一种全新的安全 通信系统，它从根本上解决量子特性不可忽视，测量动作是量子力学的一个组成 部分。在这些规律中，对量子密码学起关键作用的是测不准原理，即测量量子系 统时通常会对该系统产生干扰，并产生出关于该系统测量前状态的不完整信息， 因此任何对于量子信道进行监测的努力都会以某种检测的方式干扰在此信道中 传输的信息。

1969年，S.Wiesner首先提出量子密码思想。1984年，美国IBM公司的科 学家C.H.Bennett和加拿大密码学家G..Brassard提出国际上第一个量子密钥分 发协议——BB84协议。1989年，世界上第一个量子密钥分发(Quantum Key Distribution)实验在IBM公司Thomas实验室获得成功，该实验采用BB84协议， 其实验通信距离在自由空间中虽然仅有32cm，但为今后量子信息科学的发展起 到了举足轻重的作用。从此，建立在量子光通信基础上的量子密码成为国际上普 遍关注的课题之一，各国学者和科学家在理论上从不同的角度开展量子密码研 究，内容涉及量子密钥分发、量子密钥验证、量子数据加密、量子秘密共享、量 子身份认证、量子签名、量子比特承诺、量子不经意传输、量子多方计算以及量 子密码的信息理论，另外，量子纠错码也越来越受到人们的重视。

作为量子密码重要分支之一的量子密钥分发中的协商和保密增强引起各国 学者越来越多的兴趣。

经对现有技术文献的检索发现，Bennett等人在1991年发表的文章 《Experimental Quantum Cryptography》(《量子密码实验》)，该文中奠定了数 据协商的基础，自此，人们开始研究各种更高效的协商方法，之后出现的Cascade 以及Winnow方法都是秉承上述的方法来进行研究的。目前的协商方法包括区间 划分、比特判断以及纠错过程三个方面，Winnow方法的理论效率非常高，但是 由于方法中需要使用查图法来决定参数，导致整个方法的工程效率大大降低了， 而协商方法的效率一直制约着量子保密通信的工程实现。

经检索还发现，Bennett等人于1995年在《IEEE信息论汇刊》(vol.41， no.6，pp.1915-1923，1995.)发表的文章《Generalized privacy amplification》(《一般性保密增强》)奠定了保密增强的基础理论。自此，人们 开始对保密增强在不同前提下，不同条件下，不同限制下的各种情况进行了详细 的分析并给出了很多重要的结论。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提出了一种量子密钥协商方 法，使用新的协商方法和新的通信协议，提高了协商方法的工作效率，促进信息 安全基础建设。

本发明通过如下技术方案实现的，包括如下步骤：

步骤一，首先两个协商通信用户选择各自在协商中的地位：如果一个用户决 定选择前向协商，那么该用户就选择自己作为服务器端，另一个用户作为客户端； 如果一个用户决定使用反向协商，那么该用户就选择自己作为客户端，另一个用 户作为服务器端；

步骤二，服务器端开始监听网络，然后客户端输入服务器端的IP地址，并 开始连接服务器端；

步骤三，当服务器端和客户端之间建立连接后，首先两个协商通信用户交换 初始的误码率以及协商数据文件，然后使用包含自适应区间选择函数的Winnow 方法进行协商处理；

步骤四，协商完毕后，当输入窃听者所获得的比特串的长度后，任何一方 可决定开始保密增强过程，保密增强完成后，在协商通信用户双方的文本框中获 得信息论意义上安全的通信密钥。

步骤三中，所述当服务器端和客户端之间建立连接后，其中服务器端的数据 不能进行修改，而客户端的数据会根据服务器端提供的协商信息进行修改。

步骤三中，所述使用包含自适应区间选择函数的Winnow方法进行协商处理， 包括如下具体步骤：