[发明专利]一种基于单光子的双向身份认证方法

权利要求书

1.一种基于单光子的双向身份认证方法，其特征是应用于由用户A和用户B、以及协助所述用户A和用户B实施双向认证的第三方C所组成的网络环境中，并按如下步骤进行：

步骤1：所述第三方C定义一个整数n作为系统参数，再设置一个哈希函数Hash，并公开所述系统参数n和所述哈希函数Hash；

所述用户A与所述用户B通过量子密钥分配QKD协议共享一个长度为n×lgn比特的密钥K；

步骤2：所述用户A或所述用户B向所述第三方C发送一个认证请求；

步骤3：所述第三方C使用不同的基随机制备极化单光子序列S_C，极化单光子序列S_C包含n×lgn个光子；并将其分为n组，每组有lgn个光子；

步骤4：所述第三方C随机生成检测光子M₁，M₁包含q个检测光子；并插入到极化单光子序列S_C中，从而形成新的极化光子序列S_C*并发送给所述用户A；

步骤5：所述第三方C确认所述用户A收到新的极化光子序列S_C*后，协助所述用户A利用检测光子M₁检测量子信道是否安全；若安全，则由新的极化光子序列S_C*恢复得到极化单光子序列S_C，并执行步骤6；否则，认证过程结束；

步骤6：所述用户A根据所述哈希函数Hash，计算密钥K的哈希值K^*＝Hash(K)，且K^*＝{k^*(1),k^*(2),k^*(3),...,k^*(i),...,k^*(n)}，其中，k^*(i)表示所述密钥K的哈希值K^*中第i个比特的值；i＝1,2,…,n；从而所述用户A根据哈希值K^*对极化光子序列S_C实施操作；

步骤7：所述用户A随机生成一个置换P，并利用所述密钥K对置换P进行加密，形成密文E_K(P)后，通过经典信道发送给所述用户B；

所述用户A对所述极化光子序列S_C实施H操作后得到光子序列S_A；

所述用户A根据置换P对所述光子序列S_A进行置换，得到置换后的光子序列S_A’；

所述用户A随机生成检测光子M₂，M₂包含q个检测光子；并插入所述置换后的光子序列S_A’中，从而形成新的光子序列S_A*后，通过量子信道发送给所述用户B；

步骤8：所述用户A确认所述用户B收到所述新的光子序列S_A*和所述密文E_K(P)后，协助所述用户B利用检测光子M₂检测量子信道是否安全；若安全，则执行步骤9；否则，认证过程结束；

步骤9：所述用户B由新的光子序列S_A*恢复得到所述置换后的光子序列S_A’；再利用密钥K对所述密文E_K(P)进行解密，得到所述置换P；从而根据所述置换P对置换后的光子序列S_A’进行相应的逆操作，得到所述光子序列S_A；

步骤10：所述用户B按照步骤6对光子序列S_A实施相同的操作；

步骤11：所述用户B对所述光子序列S_A实施H或I操作后得到光子序列S_B；

所述用户B随机生成检测光子M₃，M₃包含q个检测光子；并插入所述光子序列S_B中，得到新的光子序列S_B*后发送给所述第三方C；

步骤12：所述用户B确认所述第三方C收到新的光子序列S_B*后，协助所述第三方C利用检测光子M₃检测量子信道是否安全，若信道安全，则执行步骤13，否则，认证过程结束；

步骤13：所述第三方C去掉检测光子M₃后，得到所述光子序列S_B，再根据制备极化单光子序列S_C时所用的基，对所述光子序列S_B中的每一个光子实施单粒子测量，从而得到测量结果；

将所述测量结果与极化单光子序列Sc比较，若比较结果为两者一致，则表示所述用户A与所述用户B认证成功，否则，表示认证失败；

由第三方C公开所述比较结果。

2.根据权利要求1所述的双向身份认证方法，其特征是，所述步骤6中的实施操作是按如下过程进行：

步骤6.1：初始化i＝1；

步骤6.2：如果k^*(i)＝1，则对极化光子序列S_C中的第i组执行H操作，否则，执行I操作；

步骤6.3：将i+1的值赋给i，并判断i＞n是否成立，若成立，则执行步骤7，否则将返回步骤6.2。