[发明专利]基于共识机制的多节点间量子密钥同步方法

说明书

本发明公开了一种基于共识机制的多节点间量子密钥同步方法，属于量子保密通信领域，该方法针对网络中的节点对于量子密钥的存储以及删除提出改进，并与量子密钥扩展算法相配合，提高了量子密钥的使用率，降低向服务器申请新密钥的频率。同时将聚类算法与共识算法进行结合，准确快速实现量子密钥在使用后的删除密钥同步。

技术领域

本发明涉及量子保密通信领域，特别是涉及一种基于共识机制的多节点间量子密钥同步方法。

背景技术

随着社会信息化的发展，人们对于信息的安全性要求越来越高。但是随着量子计算技术的不断发展，基于数学问题的经典保密通信技术使用的加密算法将不再安全，有随时被破译的可能，因此量子加密技术应运而生。首先使用量子密钥分发技术将量子密钥分发到多个终端，其次是使用量子密钥加密传递信息。由于量子密钥分发过程中的安全性极高，量子密钥泄露的可能性极低，因此加密信息在传输过程中被窃听者破译的可能性更是微乎其微。量子密钥的使用结合“一次一密”加密算法可以完成绝对保密通信，但是也会造成量子密钥的大量消耗。“一次一密”即指长度跟明文相等、密钥为真随机序列和密钥只使用一次。但是被使用过一次的量子密钥若无法及时告知其他终端，其他终端进行通信时可能会再次使用已经被使用过的量子密钥，增加加密信息被破译的可能性，从而无法实现信息的保密通信，因此必须要解决量子密钥在使用后如何准确快速同步问题。同时大量量子密钥消耗之后又需要重新向服务器申请新的量子密钥，因而会增加时间成本。信息发送者如何选择密钥可以提高量子密钥的使用率，也是一个亟待解决的问题。

共识机制是区块链的核心技术，是区块链系统安全性的重要保障。共识机制是指通过特殊节点的投票，在很短的时间内完成对交易的验证和确认。共识机制包括共识规则和共识算法，共识算法具有以下三个特点：

1、一致性：所有参与共识的诚实节点，得到符合共识协议的计算结果是相同的。

2、终局性：所有参与共识的诚实的节点，最终可以达成一致性结果。

3、容错性：在共识算法的成功执行过程中，可以允许参与共识的节点发生错误。

共识算法的分类主要有三种，第一种用于非拜占庭网络的Paxos算法和Raft算法，第二种用于解决拜占庭问题的BFT和PBFT算法，第三种用于区块链的PoW、PoS等共识算法。

聚类是指将物理或抽象对象的集合分成由类似的对象组成的多个类的过程。由聚类所生成的簇是一组数据对象的集合，这些对象与同一个簇中的对象彼此相似，与其他簇中的对象相异。常见的聚类算法有以下五个类型：

1、基于分层的聚类算法，典型算法有BIRCH、CURE、CHAMELEON等。

2、基于划分的聚类算法，典型算法有k-means、k-medoids等。

3、基于密度的聚类算法，典型算法有OPTICS、GDBSCAN等。

4、基于网格的聚类算法，典型算法有STING、CLIQUE、WaveCluster等。

5、基于模型的聚类算法，两个尝试方案是统计方法和神经网络方法。

发明内容

本发明的发明目的是：鉴于量子密钥在使用后如何准确快速同步和提高量子密钥的使用率问题，而提出了一种基于共识机制的多节点间量子密钥同步方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：基于共识机制的多节点间量子密钥同步方法，该方法应用的网络具有n个节点，n2，其特征在于，所述方法包括如下步骤：