[发明专利]一种基于量子秘钥分发的对称秘钥池加密及传输方法

说明书

本发明公开了一种基于量子秘钥分发的对称秘钥池加密及传输方法；量子层通过量子比特装置向收发端发送量子秘钥，收发端的量子秘钥相同且唯一，收发端将量子秘钥发送至秘钥层；秘钥层的收发端的普通秘钥衍生装置生成初始普通秘钥组，量子秘钥对初始普通秘钥组进行加密，生成加密普通秘钥组，收发端通过高速秘钥组传输通道进行加密普通秘钥组互换，通过量子秘钥对加密普通秘钥组进行解密，通过解密后的初始普通秘钥组构建秘钥池，秘钥池向通信层输出秘钥池普通秘钥；通信层通过秘钥池普通秘钥对收发端的初始文件进行加密，获得加密文件，收发端通过加密文件传输通道实现加密文件传输。

技术领域

本发明涉及文件加密技术领域，更具体的说是涉及一种基于量子秘钥分发的对称秘钥池加密及传输方法。

背景技术

目前，量子密钥分发是利用量子力学的特性来保证通信安全性。它使通信的双方能够产生并分享一个随机的、安全的密钥，来加密和解密消息。如果有第三方试图窃听密码，则通信的双方便会察觉。这种性质基于量子力学的基本原理：任何对量子系统的测量都会对系统产生干扰。第三方试图窃听密码，必须用某种方式测量它，而这些测量就会带来可察觉的异常。通过量子叠加态或量子纠缠态来传输信息，通信系统便可以检测是否存在窃听。当窃听低于一定标准，一个有安全保障的密钥就可以产生了。量子密钥分发的安全性基于量子力学的基本原理，而传统密码学是基于某些数学算法的计算复杂度。传统密码学无法察觉窃听，也就无法保证密钥的安全性。

但是，现有技术中量子比特的长度是有限制的，无法实现单密钥对海量数据信息进行直接加密；量子密钥必须遵循“一次一密”的原则，用完后必须抛弃，也就是说每次加密传输都需要产生新的量子密钥，在通信过程中无疑大大增加了时间开销。传统比特密钥的生成是基于某些数学算法的计算复杂度，是一种“伪随机数”组成的密钥；传统密码学无法察觉到密文被窃听，因此传统密钥很容易被窃听者破译，造成密文被破译。

因此，使用量子密钥分发技术，保障加密传输的安全性，创造一个对称通信的加密环境；然后通过普通比特密钥的双向同步交换，建立对称密钥池，实现大批量数据信息的加密和双向传输是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于量子秘钥分发的对称秘钥池加密及传输方法，通过使用量子密钥分发技术，保障加密传输的安全性，创造一个对称通信的加密环境；通过普通比特密钥的双向同步交换，建立对称密钥池，实现大批量数据信息的加密和双向传输。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于量子秘钥分发的对称秘钥池加密及传输方法，包括：

量子层、秘钥层和通信层；

所述量子层通过量子比特收发装置向收发端发送量子秘钥，所述收发端的量子秘钥相同且唯一，所述收发端将量子秘钥发送至秘钥层；

所述秘钥层的收发端的普通秘钥衍生装置生成初始普通秘钥组，量子秘钥对初始普通秘钥组进行加密，生成加密普通秘钥组，所述收发端通过高速秘钥组传输通道进行加密普通秘钥组互换，通过量子秘钥对加密普通秘钥组进行解密，通过解密后的初始普通秘钥组构建秘钥池，秘钥池向通信层输出秘钥池普通秘钥；

所述通信层通过秘钥池普通秘钥对收发端的初始文件进行加密，获得加密文件，所述收发端通过加密文件传输通道实现加密文件传输。

优选的，所述量子比特收发装置包括：量子态发生器、量子通道和量子测量装置；

发送端随机生成一组二进制比特，称为“发送者比特”，对每个比特选取一个测量模式：+或x，表示为光的偏振方向，然后在这个测量模式下，用量子态发生器将“发送者比特”对应的偏振状态的光子通过量子通道发送至接收端，接收端对接收到的每个比特通过量子测量装置进行测量，得到一组测量结果，当接收端获得全部测量结果后，通过经典信道建立联系，保留相同的测量方式产生的结果，舍弃不同的测量方式产生的结果，得到量子比特密钥。