[发明专利]一种应用于动态量子网络的会话密钥更新方法及系统

说明书

本发明公开了一种应用于动态量子网络的会话密钥更新方法及系统，所述方法包括：动态量子网络系统初始化，当网络中节点趋于稳定时，系统生成系统公钥，基于各节点的标识信息生成各节点的私钥；每个节点均公开一个量子态，对于动态量子网络中的任一节点，基于接收到的其他节点的量子态构建量子态矩阵，根据量子态矩阵、系统公钥和该节点的私钥生成会话密钥；监测量子动态网络的节点变化，当存在一个或多个节点退出或加入网络时，对于动态量子网络中的任一节点，基于当前会话密钥更新该节点的私钥，进而更新会话密钥。本发明能够在量子网络中发生节点变化时会实时更新会话密钥，防止窃听者获得量子网络正确信息，保障了网络信息安全。

技术领域

本发明属于量子网络保密通信技术领域，尤其涉及一种应用于动态量子网络的会话密钥更新方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

近年来对于量子网络和量子节点有很多的研究和重要的突破，杨秀青在实际量子密钥分发系统安全性研究中提出两种改进的环同差分密钥分发方案；谢简海在量子通信网络节点行为可行管理研究中提出了基于层次分析的直觉模糊集理论节点行为可信评估模型，对量子通信网络中的节点行为可信做出评估，并有效防止节点信息的篡改，行为抵赖以及隐私泄露等问题。这些研究都是很重要的突破，但是当网络中发生节点变化时，如何保证信息的安全还未有涉及。

由于量子网络中会出现量子节点的加入或减少，如果一直沿用最初的会话密钥将会给整个网络带来安全隐患，特别是量子节点的退出，该节点已经知道整个网络的会话密钥，若窃听者得到节点信息将会窃听整个网络的信息。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种应用于动态量子网络的会话密钥更新方法及系统，当量子网络中发生节点变化时会实时更新会话密钥，防止窃听者获得量子网络正确信息。

为实现上述目的，本发明的一个或多个实施例提供了如下技术方案：

一种应用于动态量子网络的会话密钥更新方法，包括以下步骤：

动态量子网络系统初始化，当网络中节点趋于稳定时，系统生成系统公钥，基于各节点的标识信息生成各节点的私钥；

每个节点均公开一个量子态，对于动态量子网络中的任一节点，基于接收到的其他节点的量子态构建量子态矩阵，根据量子态矩阵、系统公钥和该节点的私钥生成会话密钥；

监测量子动态网络的节点变化，当存在一个或多个节点退出或加入网络时，对于动态量子网络中的任一节点，基于当前会话密钥更新该节点的私钥，进而更新会话密钥。

进一步地，系统公钥生成方法为：当网络中节点趋于稳定时，系统根据网络中节点数量随机生成两个相关的酉操作门P和Q，同时生成一个量子态|φ〉记为系统主密钥，则系统公钥为|P_pub〉＝Pφ>。

进一步地，节点私钥生成方法为：根据该节点的位置标识生成酉操作门Q_i，私钥为|S_i>＝Q_i'|φ〉，其中Q_i'＝QQ_i是该节点自身的公钥。

进一步地，生成会话密钥包括：

量子动态网络中每个节点均随机选取并公开量子态|V_ij>，且每个节点均对应一个量子叠加门H；

对于动态量子网络中的任一节点，求解满足的量子态|X>，其中，n为网络中节点数量；

基于接收到的其他节点的量子态|V_ij>构建量子态矩阵E；