[发明专利]一种用于量子保密通信的码本校验方法

说明书

技术领域

本发明涉及量子保密通信技术领域，具体讲的是一种在量子密钥分发（QKD）系统中，对于由量子信道产生的初始密钥，通过分组运算对其进行纠错和校验，最终得到可靠的密码本的方法。

背景技术

科学家们利用“海森堡测不准原理”和“量子不可克隆原理”提出了量子密码术的概念。量子密码术以单量子态作为信息载体，由于单量子态无法被克隆，因此信息的合法接收者可以从量子态的改变得知信道中存在窃听，从而确保信息安全。从上个世纪八十年代至今，量子保密通信已经历了近30年发展，各种实用化设备和商用样机相继推出。目前对于初始密钥的后续处理还没有完全统一的标准，常规的做法是在纠错后公布一段密钥，双方确认密钥一致后再进行加密。

这种方式的弊端是用于校验的密钥公布之后即不能再被使用，只能丢弃。这样就降低了密钥的使用效率，此外在一些极端情况下，即便公布的部分一致也不能保证剩下的密钥一致。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供的一种用于量子保密通信的新型码本校验方法，它在通信双方（定义为BOB和ALC）得到初始码本后对其进行校验运算，丢弃错误的码本，得到可靠的码本。使用该方法，通信双方不需要公开一段密钥就可以得到安全可靠的密码本，并具有稳定高效的特点。

本发明的目的是这样实现的：

一种用于量子保密通信的码本校验方法，该方法包括以下具体步骤：

a、在收发两端配置现场可编程门阵列（FPGA）逻辑芯片，通过FPGA建立起经典信道的同步，控制ALC和BOB得到生成码本的原始信息；

b、码本筛选：先对各自的原始信息按双方约定的规则1进行分组运算，获得的分组运算结果相互比对，筛选出正确的码本信息；再按双方约定的规则2进行重新排列，此为一次码本筛选，如此反复K次，则完成码本筛选，得到可信度高的码本；

c、码本检测：对步骤b得到的筛选码本再次按照双方约定的规则3整体运算，获得一个监督码，若双方监督码比对一致则此时的码本为可靠码本，否则码本为不可靠，直接丢弃，重新生成下一组码本。

所述双方约定的规则1进行分组运算包括分组和运算两步骤：

ⅰ）分组规则如下：

A）相邻的a个bit分为1组，a>1的自然数；共分为b组，b≥1的自然数；重新排列b组序列如下：

第1组的序列为:{{bit0,bit1,...,bit(a-1)}；

第2组的序列为:{{bita,bit(a+1),...,bit(2a-1)}；

第3组的序列为:{{bit2a,bit(2a+1),...,bit(3a-1)}；

第b组的序列为：{{bit(a*b-a),bit(a*b-a+1),...,bit(a*b-1)}；

B）偶数相邻的a个bit分为一组，奇数相邻的a个bit分为一组，a>1的自然数；共分为2b组，b≥2的自然数；重新排列后的2b组序列：

第1组的序列为:{{bit0,bit2,...,bit(2a-2)}

第2组的序列为:{bit1,bit3,...,bit(2a-1)}

第3组的序列为:{{bit2a,bit(2a+2),...,bit(4a-2)}

第4组的序列为:{bit(2a+1),bit(2a+3),...,bit(4a-1)}

第5组的序列为:{{bit4a,bit(4a+2),...,bit(6a-2)}

第6组的序列为:{bit(4a+1),bit(4a+3),...,bit(6a-1)}

第2b-1组的序列为:{{bit(2a*b-2a),bit(2a*b-2a+2),...,bit(2a*b-2)}

第2b组的序列为:{bit(2a*b-2a+1),bit(2a*b-2a+3),...,bit(2a*b-1)}。

ⅱ）运算规则如下：

A）分为一组的a个bit进行相互异或,bit0^...^bita；

B）分为一组的a个bit中0/1个数统计；

C）随机拟定一个a-bit地址位的表格，然后以分为一组的a-bit信息为地址进行查表；

D）按照CRC4、CRC8、CRC16、CRC32多项式进行运算。

所述双方约定的规则2进行重新排列是：

A）筛选后的所有信息bit0~bita首尾倒置，则重排之后为bita~bit0；