[发明专利]基于密钥熔合变换的秘密通信方法

权利要求书

1.基于密钥熔合变换的秘密通信方法，其特征在于，采用的数据传输系统，包括：信源、信道以及信宿，信源与信宿基于密钥生成机制产生一系列共享的密钥序列；信源与信宿利用相同的熔合变换对密钥序列进行处理，然后信源用熔合变换的输出结果作为临时密钥对消息进行加密编码，并发送密文给信宿；信宿用熔合变换的输出结果作为临时密钥对密文进行解码得到明文；

所述熔合变换对应于一个函数，该函数接收一个密钥序列作为输入，则输出一个新密钥，作为临时密钥，且所述临时密钥的最小熵总是大于或等于任一输入密钥的最小熵；所述函数定义为：记长度为w的密钥序列为X₁,X₂，...，X_w，若这些密钥相互独立，则满足以下条件的函数KFT：(0，1)ⁿ×(0，1)ⁿ×...×(0，1)ⁿ→(0，1)ⁿ称为密钥熔合变换：

H_∞(KFT(X₁，X₂，...，X_w))≥H_∞(X_i)，i＝1，2，...，w

其中，n是密钥位长，(0，1)ⁿ是密钥的取值空间，→为函数映射符号，H_∞( )表示求最小熵；

最小熵的计算式为：

其中，min表示取最小值，表示定义为，x←X表示从随机变量X中随机采样一个x，log为对数函数，Pr[X＝x]表示从X中采样得到x的概率；

所述的密钥熔合变换通过二元KFT函数迭代实现，具体实现方式为：对于长度为w的密钥序列，按任意指定的顺序取其中两个密钥，应用二元KFT函数变换，并将二元KFT函数输出的临时密钥放回密钥序列，则密钥序列长度更新为w-1；重复这个过程，直到密钥序列中只剩一个密钥，则这一个密钥为密钥熔合变换所输出的临时密钥。

2.根据权利要求1所述的基于密钥熔合变换的秘密通信方法，其特征在于，所述的二元KFT函数，定义为KFT：(0，1)ⁿ×(0，1)ⁿ→(0，1)ⁿ，且同时满足以下两个条件：

H_∞(KFT(X，Y))≥H_∞(X)

且H_∞(KFT(X，Y))≥H_∞(Y)

其中，X和Y为2个相互独立的随机变量，X∈(0，1)ⁿ，Y∈(0，1)ⁿ，H_∞( )表示求最小熵，X表示随机变量。

3.根据权利要求1所述的基于密钥熔合变换的秘密通信方法，其特征在于，所述密钥生成机制的工作方式，满足以下条件：

T1：生成的每个密钥都是从(n；l)-密钥源中提取的随机变量；

T2：密钥之间彼此独立；

T3：如果H_∞(X)≥l，则用于加密和解密的对称加密是绝对安全的；

其中，H_∞( )表示求最小熵，X表示随机变量，n是密钥位长，l为安全门限，对于一个(n；l)-密钥源，如果n位长度的密钥X泄漏给了窃听者，等价于H_∞(X)＜l；否则，H_∞(X)≥l。

4.根据权利要求3所述的基于密钥熔合变换的秘密通信方法，其特征在于，所述密钥生成机制采用：基于物理层密钥生成机制、公钥密码术中的至少一种。

5.根据权利要求4所述的基于密钥熔合变换的秘密通信方法，其特征在于，所述公钥密码术包括：基于格栅的密码学、量子密码术。