[发明专利]一种基于量子密钥的密文传输方法

说明书

本发明公开了一种基于量子密钥的密文传输方法，该方法包括：发送终端在发送需通信的明文前，通过量子信道将生成的第一量子密钥发送给接收终端，并检测量子信道是否安全，以使接收终端在确定量子信道为安全时，存储第一量子密钥；发送终端根据第一量子密钥和密钥转换次数N，对需通信的明文进行加密，获得第一密文；发送终端将第一密文发送给接收终端，以使接收终端解析第一密文，获取密钥转换次数N，并根据存储的第一量子密钥和密钥转换次数N，解码第一密文，获得需通信的明文。采用本发明实施例，能降低干扰者对通信信道的攻击影响，使得量子信道在被监听中断后仍能继续传递机密消息。

技术领域

本发明涉及通讯技术领域，尤其涉及一种基于量子密钥的密文传输方法。

背景技术

传统的物理信道中存在窃听者时，由于窃听者并不会改变和影响信息的信号，因此收发双方不会知道窃听者的存在，并且，随着超级计算机技术的发展和量子计算机的出现，使得软件加密的破译速度越来越快，从而导致使用传统信道传输的密文面临着越来越大的被破译的风险。

量子通讯利用物理学原理很好的解决了密钥安全分发问题。当信息以量子为载体时，根据量子力学的原理，微观世界的粒子的位置不可能被确定，它总是以不同的概率存在于不同的地方，因此对未知状态的量子系统的每一次测量都必将改变系统原来的状态，也就是说，测量后的微粒相比于测量之前必然会发生变化。并且由于量子的不可克隆原理，一个位置的量子状态不可能被复制或克隆，因此，一旦信道上有窃听发生，那么必然对信息的信号产生影响，消息接收端可通过检测误码率发现窃听者的存在，进而中断信息传输，来保证密钥分发的安全。

IBM的S.H.Bennett和Montreal大学的G.Brassard于1984年提出了第一个量子密钥分发协议(QKD)，简称BB84协议。1991年Ekert依据量子缠绕态而提出了一种基于EPR关联光子对的E91协议，1992年Bennett又进一步提出了B92量子密码协议。QKD中主要步骤分为：量子传输、数据筛选、数据纠错、保密加强、身份认证。

在光学系统中QKD协议是通过四种量子态来传输信息的。该方案的实施是靠经典信道和量子信道两个信道来实现的，其中前者的作用是使Alice和Bob进行通信密码的协商，也就是在该信道上传递控制信息；后者的作用是使Alice和Bob双方进行量子通信，其量子通信系统如图1所示。在光系统中，BB84协议使用四个光子的偏振态来传输信息，这四个量子态又可以分成相互非正交的两组，而且每组中的两个光子的偏振态是正交的同时这两组又是相互共轭的。当发送方Alice与接收方Bob进行通信时，不是只使用某一组测量基，而是按照一定的概率同时使用两组基。

但是，采用BB84协议进行密文传输，通信者只能在机密消息传送后才能发现是否有窃听的出现，而不能在过程中察觉。因为在使用信道传输真正的机密消息之前，只能量子密码方法传输一个随机密钥，来判断信道是否安全。但是，即使通讯双方在通信开始已验证量子信道是安全的，也难以保证后续的机密信息在传输过程中不被窃听。虽然量子信道传递密钥不可破译，但若是对方采取大范围干扰通讯的攻击手段，势必会对机密信息的传输产生重要影响，甚至导致我方机密信息传递网络的瘫痪。而量子信道这种被窃听即中断的脆弱特性势必会被作为主要的攻击方向，因此如何提高量子密钥传递的可靠性已经成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明实施例提出一种基于量子密钥的密文传输方法，能降低干扰者对通信信道的攻击影响，使得量子信道在被监听中断后仍能继续传递机密消息。

本发明实施例提供一种基于量子密钥的密文传输方法，包括：

发送终端在发送需通信的明文前，通过量子信道将生成的第一量子密钥发送给接收终端，并检测所述量子信道是否安全，以使所述接收终端在确定所述量子信道为安全时，存储所述第一量子密钥；