[发明专利]基于Bell态量子数据库访问控制与双向身份认证方法

说明书

本发明属于量子数据库资源领域，公开一种基于Bell态的量子数据库资源访问控制与双向身份认证方法，基于Bell态，进行非对称QKD；量子隐私查询：第一通信方和第二通信方对共享的生密钥串执行后处理操作，得到最终的密钥共享串key；第二通信方使用一次一密方式加密整个数据库，第二通信方根据s的值对手中的key执行异或操作，并用产生的新key加密数据库；第一通信方根据自己的密钥值和s查询到数据库对应的内容；双向身份认证：进行第二通信方验证第一通信方的身份、第一通信方验证第二通信方的身份。本发明使用了Bell态粒子，比起基于单光子的QPQ协议，本协议在集体噪声通道下也有更好的容噪性能。

技术领域

本发明属于量子数据库资源领域，尤其涉及一种基于Bell态的量子数据库资源访问控制与双向身份认证方法，基于非对称QKD思想，本协议实现了安全有效的QPQ查询方案，为了提高量子资源利用效率，完成非对称QKD过程后，本协议又可以完成一个双向的量子身份认证。

背景技术

目前，业内常用的现有技术是这样的：

在过去的三十多年里，随着计算机技术的快速发展，人们需要各种更加安全和高效的通信与密码协议。1984年Bennett和Brassard提出了第一个量子密码协议，即BB84协议，科研工作者们大量的量子密码协议与量子通信协议，其中包括量子密钥分发协议(QKD)，量子直接安全通信协议(QSDC)，量子秘密共享协议(QSS)，量子隐私查询协议(QPQ)，量子身份认证协议(QIA)等。

量子隐私查询技术需要同时保证用户查询内容的隐私性，以及数据库内容的绝对安全性。对称隐私信息检索(Symmetricallyprivate information retrieval，简称SPIR)^[10]是一种有效的QPQ查询方案，SPIR方案需要满足如下条件：

用户可以获得他已经购买的数据信息，但是数据库提供商不能得知用户购买了哪一条数据。

用户只能获得自己购买了的数据信息，不能在数据库中得到额外的信息。2008年，Giovannetti等提出了第一个基于SPIR思想的QPQ协议，即“GLM协议”，该协议需要用到两个量子态，一个用于数据信息查询，另外一个用于检测数据库厂商是否有不诚实行为。2011年，L.Olejnik等提出了“O协议”，该只需要一个量子态就能同时完成GLM协议中两个量子态才能完成的功能。但是以上两个协议均需要用到较为复杂的Oracle操作，2011年M.Jakobi等提出了一个不需要使用Oracle操作的QPQ协议，简称为“J协议”。受到“J协议”的启发，2012年高飞博士等人提出了一种灵活的QPQ协议，该协议通过改变量子态的角度系数，可以提高协议的安全性或者增强查询效率。2015年，又有学者提出了一种基于QKD的QPQ协议^[15]，该协议使得隐私查询失败的概率为0。但是目前的QPQ协议大都把安全分析的重点放在了用户的不诚实行为身上，也就是说，目前只有数据库资源处于绝对安全的地位，但是用户查询内容的保密性并没有得到重视。量子身份认证技术主要分为三类：

点对点的量子身份认证方案，2014年Yuan等人提出了一种基于单粒子的无纠缠的身份认证协议。

身份认证与量子密钥传输相结合的协议，2017年Ma等人提出了一种测量设备无关的量子密钥分发协议(MDI-QKD)，在完成QKD过程中，同时实现了双向的量子身份认证。

网络中的身份认证协议，2014年，张沛等人提出了基于量子隐形传态的无线通信网络身份认证方案。

综上所述，现有技术存在的问题是：

现有的量子资源访问控制技术大都只能保证数据库的安全性，对用户的安全性考虑只建立在“窃听敏感性”程度上，这即是说，用户虽然能检测到厂商在窃听他查询的数据这一行为，但是内容已经被厂商获取到，这对用户来说，存在极大的安全隐患。