[发明专利]量子密钥分发的后处理方法

说明书

本发明提出一种量子密钥分发的后处理方法，包括以下步骤：S1：发送方和接收方进行信息交互及局部的后处理，以从发送方的发送信息中获取第一共享密钥以及从接收方的接收信息中获取第二共享密钥；S2：对第一共享密钥以及第二共享密钥进行纠错；S3：验证第一共享密钥以及第二共享密钥是否一致，如果一致则执行步骤S4，否则返回步骤S2；S4：发送方和接收方估算泄露信息的大小，并根据泄漏信息的大小通过隐私放大过程从第一共享密钥和第二共享密钥中获取安全的密钥；S5：发送方和接收方将安全的密钥存储在密钥池。本发明的方法能够提高量子密钥分发的正确性和安全性。

技术领域

本发明涉及互联网通讯技术领域，特别涉及一种量子密钥分发的后处理方法。

背景技术

随着互联网的飞速发展以及广泛普及和应用，通讯安全的重要性不断提升。在很多情况下，通讯双方希望通过公共信道传递信息，而同时保证信息的隐私性。例如，当银行向用户索取账号和密码的时候，用户总是希望他们通过公共信道传递的信息是隐私，第三方无法获知的。通过对信息一次一密的加密的方法，可以保证信息的隐私安全性。但这需要双方共享大量的私有密钥。通过共享公有密钥，经典通讯协议的安全性是基于数学计算复杂度。随着计算机性能的提升，以及量子信息技术的发展，基于数学计算复杂度的安全性将可能存在漏洞。

基于量子力学的基本原理，量子密钥分发可以在两方之间共享安全的随机密钥。利用共享的密钥可以对通讯中的信息进行加密，从而保证通讯安全。量子密钥分发技术的安全性是基于物理学基本原理，因此是信息论安全的。量子密钥分发的核心技术在于密钥共享双方可以探测第三方截获的密钥信息。从而可以将泄漏的信息剔除来得到安全的密钥。

随着量子信息技术的发展，量子密钥分发系统已经在实验中实现。量子密钥分发系统主要包含两个方面，一方面是硬件物理层面，包括发送、接收和测量装置以及相应的协议。而另一方面则是软件以及数据的后处理。在量子密钥分发协议中，发送方利用发送装置制备相应的量子态，并通过共用信道传递给接收方。接收方利用接收装置接收并测量量子信号。通过物理层面的过程，发送方和接收方可以产生对应的密钥。通过物理层面产生的密钥对于发送方和接收方而言还并不是完全相同的。另外，由于潜在的窃听者的干扰和物理装置的不完美，密钥可能有错误，甚至其一部分信息已经泄露。因此，通过物理层面产生的密钥还需要进行后处理。后处理过程仅仅需要经典的信息传递和局部的信息处理，可以通过软件来完成。

在实际的应用中，也已经有一些商用的密钥分发系统。如前所述，一个实用的量子密钥分发系统由物理硬件层面和软件后处理层面构成。只有通过后处理的密钥才能保证其安全性。然而，由于量子密钥分发技术仍处于发展阶段，现有的后处理方案在实验和实际应用中往往都是按照一定的经验步骤来完成的。由于没有按照严格的安全性证明方法进行后处理过程，当前的量子密钥分发后处理方案可能存在潜在的安全隐患。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的目的在于提供一种量子密钥分发的后处理方法，该方法能够提高密钥分发的正确性和安全性。

为了实现上述目的，本发明的实施例提出了一种量子密钥分发的后处理方法，包括以下步骤：S1：发送方和接收方进行信息交互及局部的后处理，以从所述发送方的发送信息中获取第一共享密钥以及从所述接收方的接收信息中获取第二共享密钥；S2：对所述第一共享密钥以及所述第二共享密钥进行纠错；S3：验证所述第一共享密钥以及所述第二共享密钥是否一致，如果一致则执行步骤S4，否则返回所述步骤S2；S4：所述发送方和接收方估算泄露信息的大小，并根据泄漏信息的大小通过隐私放大过程从所述第一共享密钥和所述第二共享密钥中获取安全的密钥；S5：所述发送方和接收方将所述安全的密钥存储在密钥池。