[发明专利]一种基于离散变量的QKD密钥协商方法

说明书

一种基于离散变量的QKD密钥协商方法，具体包括以下步骤：Alice和Bob对各自端的筛后密钥块X1、Y2结合所共享的纠错码信息进行组合，得到待编码的密钥块序列；Alice和Bob两边同时对密钥块序列进行编码操作，计算协商信息发送给译码端进行译码操作；Alice作为编码器计算密钥块X1的协商信息，同时接收Bob发送过来的对Y2计算的协商信息，结合X2进行译码；Bob在计算密钥块Y2对应的协商信息的同时，结合收到的对Alice发过来的对X1计算的协商信息与Y1进行译码；获取协商密钥。与现有技术相比，本发明的密钥协商方法，采用并行计算，减少传统密钥协商方案结构上的不对称性对协商速率的影响，充分利用通信双方的计算资源，同时提高系统的吞吐量。

技术领域

本发明涉及通信双方协商密钥编解码技术领域，特别涉及一种基于离散变量的QKD密钥协商方法。

背景技术

量子密钥分发（Quantum Key Distribution,QKD）系统由一个发送端和一个接收端(Alice 和Bob)构成，其光学与硬件数据处理部分获得原始密钥信息，这些原始密钥信息通过数据后处理工作，包括对基、密钥协商、保密放大等环节获得一致且安全的密钥。

密钥协商是QKD系统的一个重要信息处理步骤,其目的是将合法通信双方（Alice和Bob）密钥中因器件不完善、信道和环境的影响、Eve的窃听等因素造成的随机错误比特进行纠正，最终获得一致的加密密钥。密钥协商实际上是通信双方利用协商信息完成密钥纠错的过程。根据信息传输载体的不同，可以分为离散变量的量子密钥分发（Discretevariable QKD,DVQKD）和连续变量的量子密钥分发（Continuous variable QKD, CVQKD）。在密钥协商中，利用纠错码技术设计高效的密钥协商算法，一方面可以保证加密密钥的一致性，另一方面也可以减少协商中密钥信息的泄露量。寻求性能优良的纠错码及纠错算法对于提高密钥协商性能具有很大的作用。目前在DVQKD中主要用的纠错码是LDPC码及Polar码，其中Polar码是一种基于信道极化理论的线性分组码，是针对二元对称信道（BSC,Binary Discrete Symmetric Channel）的严格构造码，且编译码复杂度低。

现有技术情况：

现有DVQKD系统中基于Polar纠错码的密钥协商方法存在下面几个问题：

1.密钥协商方案的协商结构不对称，密钥协商的处理集中在一方，影响密钥处理速率及计算资源的利用。

2.密钥协商方法的实现模式计算量及延迟大，且无法向后兼容，即不支持更优的译码算法来进行译码性能的优化，无法直接升级更新的译码算法。

3.基于Polar码的DVQKD协商方法的译码算法主要采用SC或者SCL译码算法，纠后误码率需进一步降低以获得较好的协商效果。

发明内容

针对现有技术存在以上缺陷，本发明提供一种基于离散变量的QKD密钥协商方法如下：

本发明的技术方案是这样实现的：

一种基于离散变量的QKD密钥协商方法，包括前期通信双方Alice 和Bob 根据传输的信道特征构造纠错码，其特征在于，所述密钥协商方法采用双向协商的机制进行，具体包括以下步骤：

1）Alice 和Bob 对各自端的筛后密钥块X1、Y2结合所共享的纠错码信息进行组合，得到待编码的密钥块序列；

2）Alice 和Bob两边同时对密钥块序列进行编码操作，计算协商信息并通过认证的无误码经典信道发送给译码端进行译码操作；

3）Alice作为编码器计算密钥块X1的协商信息，同时接收 Bob发送过来的对Y2计算的协商信息，结合X2进行译码；Bob在计算密钥块Y2对应的协商信息的同时，结合收到的对Alice发过来的对X1计算的协商信息与Y1进行译码；

4）Alice 和Bob双方通过步骤3）的编译码获取协商密钥，