【摘要】：隨著信息化程度的不斷深入,信息安全的重要性越來越受到各行各業(yè)的重視,與之相應(yīng)的是密碼技術(shù)的快速發(fā)展。經(jīng)典密碼學中加密算法的安全性是建立在其計算復(fù)雜度之上,也就是利用現(xiàn)有技術(shù)需要極大的時間才能破解該密碼系統(tǒng)相關(guān)的數(shù)學難題。而隨著大規(guī)模分布計算、算法優(yōu)化和量子計算機的迅速發(fā)展,經(jīng)典密碼算法的安全性面臨著嚴峻的考驗。近年來,研究人員借助于量子力學獨有的特性來解決信息的安全問題,為信息安全的發(fā)展開辟了新道路。量子通信作為量子力學、通信學和經(jīng)典密碼學的交叉性學科,其在最近十年進入快速發(fā)展時期,已然成為當下信息安全領(lǐng)域的熱門研究方向。量子通信的安全性是由量子力學中的海森堡測不準原理、量子不可克隆定理、糾纏粒子的關(guān)聯(lián)性和非定域性等物理特性來保證的,而不是建立在計算復(fù)雜度之上。因此,即使在計算能力的大幅提升的未來,量子安全通信依然可以抵御量子計算的攻擊。量子通信相比于傳統(tǒng)通信而言,其具有無條件安全的特性,這是量子通信的最大優(yōu)勢。而無條件安全是針對是否存在竊聽者而言,即量子通信能夠確保:如果存在竊聽者,那么竊聽者的竊聽行為一定會被合法用戶發(fā)現(xiàn)。量子通信雖有其不可替代的優(yōu)勢,但是量子安全通信協(xié)議的安全性證明是復(fù)雜且困難的。而安全性作為量子通信協(xié)議中最為重要的部分,它需要研究者用嚴密的數(shù)學邏輯和深厚的數(shù)學推理能力,從理論的角度證明其安全性,這都對研究者提出了很高的要求。為了簡化安全性證明,本文首先從基于概率模型化檢測的角度出發(fā),驗證了將單光子的偏振態(tài)作為誘惑粒子,進而來確定是否存在竊聽者,實驗取得令人滿意的結(jié)果;其次,重點設(shè)計了多種量子通信協(xié)議(包含量子密鑰分發(fā)協(xié)議、量子秘密共享協(xié)議和量子平等互換協(xié)議)的模型化檢測方法;最后,從數(shù)學角度出發(fā),證明了量子密鑰分發(fā)、量子秘密共享和量子平等互換等協(xié)議的模型化檢測的可行性和安全性,這為量子安全通信協(xié)議的安全性分析與證明提供了一些有價值的新思路和新方法。
【圖文】：

算量是“指數(shù)增長”的，而指數(shù)增長遠比“多項式增長”要快得多，，計算復(fù)雜度如圖1-1所示。圖1-1 計算復(fù)雜度增長圖就增長速度而言，超過一定的數(shù)值，指數(shù)增長會遠遠快于線性增長和冪函數(shù)增長。具體而言，如果一臺普通計算機以每秒10^12次進行運算，那么分解一個300位的數(shù)字需要15萬年，分解一個5000位的數(shù)字則需要50億年。但是如果使用基于量子比特的量子計算機，就可以實現(xiàn)快速的因數(shù)分解。1994年，肖爾（PeterShor）發(fā)明了一種量子算法，把因數(shù)分解的計算量減少到了多項式級別。這意味同樣還是分解300位和5000位的數(shù)字

第 4 頁 共 53 頁月16日，世界上首顆量子科學實驗衛(wèi)星“墨子號”于酒泉衛(wèi)星發(fā)射基地升空成功（如圖1-2所示），為我國引領(lǐng)世界量子通信技術(shù)發(fā)展，開展檢驗量子物理基本問題前沿研究，奠定了堅實的科學與技術(shù)基礎(chǔ)。2016年底，“京滬干線”的全線貫通也推動量子通信技術(shù)在國防，科研，金融等領(lǐng)域的運用和發(fā)展（如圖1-3所示）�！澳犹枴绷孔有l(wèi)星與“京滬干線”結(jié)合，將初步構(gòu)建我國天地一體的廣域量子通信基礎(chǔ)設(shè)施，全面服務(wù)于國家信息安全[9]。圖1-2 墨子號衛(wèi)星圖1-3 京滬量子通信干線1.2.2 模型檢測的國內(nèi)外現(xiàn)狀1978 年 ， R. M. Needham 和 M. D. Schroeder 在 《 Using encryption forauthentication in large networks of computers》[10]中提出了對密碼協(xié)議進行形式化分析的想法。以此為開端
【學位授予單位】：成都信息工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：O413;TN918

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前8條

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