[发明专利]一种基于树型奇偶机的新型密钥交换方法

说明书

本发明公开了一种基于树型奇偶机的新型密钥交换方法，包括：S1，通信双方均在本地生成树型奇偶机网络模型；S2，通信双方均生成滑动窗口；S3，通信双方产生相同的随机向量；S4，将随机向量x输入网络模型；模型分别输出τa、τb；S5，判断τa和τb是否相等；S6，按照Hebbian的更新规则更新模型的权值，并且将结果true保存至滑动窗口中；S7，重复执行步骤S3‑S6，直到双方的权值向量的Hash值完全相同，得到双方的网络权值Ka和Kb。本发明实现神经网络自同步的性质来达到密钥交换的目的。以加入动态学习率后的更新规则更新双方的模型的权值的方法可以降低网络同步所需的次数，加快网络的同步速度。

技术领域

本发明涉及密钥交换技术领域，具体涉及一种基于树型奇偶机的新型密钥交换方法。

背景技术

为了实现信息的安全通信，需要对信息进行加密，目前主要有两种加密方法，即对称加密和非对称加密。非对称加密由于其加密速度较慢不适合大量数据加密时使用。对称加密因其加密速度快，安全性高而被大量使用。然而使用对称加密时需要通信双方共同拥有一个相同密钥，这就涉及到密钥交换。传统的密钥交换主要有Diffie-Hellman密钥交换和基于树型奇偶机的密钥交换。其中，如图1所示，传统的Diffie-Hellman密钥交换可以分为七个子过程，具体如下：

第一步：Alice向Bob发送两个质数n和g。其中Alice代表通信对端A， Bob代表通信对端B。n必须是一个非常大的质数，而g可以是一个较小的数字。n和g不需要保密，被窃听者获取了也没关系。

第二步：Alice生成一个随机数x∈(1，n-2)。随机数x是一个只有Alice 知道的秘密数字，没有必要告诉Bob，也不能让窃听者知道。

第三步：Bob生成一个随机数y∈(1，n-2)。

第四步：Alice将g的x次方mod n即X＝g^x mod n这个数发送给Bob。

第五步：Bob将g的B次方mod n即Y＝g^y mod n这个数发送给Alice。

第六步：Alice用Bob发过来的数Y并计算其x次方mod n，即k＝Y^x mod n就是共享密钥k_a。

第七步：Bob用Alice发过来的数X并计算其y次方mod n，即k＝X^y mod n就是共享密钥k_b。

以上Diffie-Hellman密钥交换的步骤是基于代数理论的密钥交换方法。

而基于树型奇偶机的密钥交换模型中的树型奇偶机是一个多层前馈式网络，包含三层。输入层接收一个多维的输入向量其中每一维向量x_ij均是取自{-1,1} 的随机值。隐含层节点收集来自输入层的所有值并经过自身的sgn激活函数后与其他隐含层节点的输出值进行连乘最终得到输出层的最终输出τ。

图2展示了一个包含3个隐含节点和12维输入向量的TPM奇偶机模型，其中每个隐含节点拥有4个输入x_ij∈{1，-1}。每一维输入与隐含节点的连接均有各自不同的权值Wij，其中i代表隐含节点的下标，j代表每一输入向量的下标。隐含节点的输入h_i按照如下进行计算：

符号说明