[发明专利]基于对称密钥池的数据链抗量子计算通信方法及系统

权利要求书

1.基于对称密钥池的数据链抗量子计算通信方法，其特征在于，发送方和接收方配置有相同的对称密钥池和计算函数；所述通信方法包括以下步骤：

(1)发送方通过同步字头法与接收方进行跳频同步，并预先约定选取同步字头中的至少一部分信息作为初始信息；

(2)发送方根据初始信息计算第一根密钥：计算第一根密钥的初始位置指针，初始位置指针指向密钥池中某个随机数的位置；通过不同的计算函数对初始信息进行计算，为第一根密钥中的每一位数据计算一个步长；将第一根密钥中每一位数据的步长与初始位置指针进行联合运算，得到第一根密钥中每一位数据的指针，根据第一根密钥中每一位数据的指针从对称密钥池中取出相应的随机数组成第一根密钥；

同理，根据第一根密钥分别计算出第一信息加密密钥、第一消息认证密钥、第一扩频序列、第一跳频序列；

(3)发送方用第一消息认证密钥对待发送消息进行加密计算，得到第一消息认证码；然后用第一信息加密密钥对待发送消息及第一消息认证码进行加密，得到第一加密消息；再用第一扩频序列对第一加密消息进行直接序列扩频处理，得到第一直扩信息，将第一直扩信息进行数字调制，得到调制信号；最后根据第一跳频序列产生跳频载波对调制信号进行跳频处理，得到跳频信号；发送方发送跳频信号，完成数据发送；

(4)接收方接收跳频信号，根据同步字头中的初始信息，采用与发送方相同的方法计算出第二根密钥、第二信息加密密钥、第二消息认证密钥、第二扩频序列、第二跳频序列；

(5)接收方采用计算出的第二信息加密密钥、第二消息认证密钥、第二扩频序列、第二跳频序列对接收到的跳频信号依次进行解跳处理、解调处理、直接序列扩频逆操作、信息解密、消息认证处理，完成数据接收。

2.根据权利要求1所述的基于对称密钥池的数据链抗量子计算通信方法，其特征在于，发送方通过同步字头法与接收方进行跳频同步的具体步骤包括：

(1-1)根据系统实时信息TOD计算随机码：选取系统实时信息TOD的高字节部分，将其映射为随机码的初始位置指针；通过不同的计算函数对系统实时信息TOD的高字节部分进行计算，为随机码中每一位数据计算一个步长，将随机码中每一位数据的步长与随机码的初始位置指针进行联合运算，得到随机码中每一位数据的指针，根据随机码中每一位数据的指针从对称密钥池中取出相应的随机数组成随机码；

(1-2)根据随机码计算得到同步频率并进行跳频同步。

3.根据权利要求1所述的基于对称密钥池的数据链抗量子计算通信方法，其特征在于，所述初始信息为系统实时信息TOD。

4.根据权利要求1所述的基于对称密钥池的数据链抗量子计算通信方法，其特征在于，所述接收方在信息解密后进行消息认证处理的具体步骤为：

接收方在信息解密后得到发送方发送的消息本身及第一消息认证码；

接收方根据第一消息认证密钥与发送方发送的消息计算出第二消息认证码；

判断第一消息认证码与第二消息认证码是否一致，若一致，则将信息解密后消息本身作为接收结果；若不一致，则删除接收的数据，并向发送端反馈信息接收失败信息。

5.基于对称密钥池的数据链抗量子计算通信系统，包括发送方和接收方，其特征在于，所述发送方和接收方均配置有密钥卡和存储器和处理器；所述密钥卡中存储有对称密钥池和计算函数，所述存储器存储有至少一个指令，所述处理器根据密钥卡存储的数据执行所述至少一个指令以实现权利要求1至4任意一项所述的基于对称密钥池的数据链抗量子计算通信方法。