【摘要】：量子密碼學(xué)將是未來密碼學(xué)研究發(fā)展的新方向。量子力學(xué)的測(cè)不準(zhǔn)原理和不可克隆原理為量子密碼提供了安全保障。尋找一種能夠抵抗中繼攻擊并滿足高安全性和足夠輕量的RFID認(rèn)證技術(shù)仍是射頻識(shí)別領(lǐng)域的重要研究課題之一。量子密碼與傳統(tǒng)密碼學(xué)中的“一次一密”都可以達(dá)到理論上的無條件安全,但在目前的實(shí)際應(yīng)用中量子密碼學(xué)還不能完全代替經(jīng)典密碼學(xué)。利用量子作為信息傳遞的載體改變了傳統(tǒng)的信息處理方式,也提高了信道抵抗攻擊的效率。本文針對(duì)以上的內(nèi)容進(jìn)行研究,提出了基于量子動(dòng)態(tài)基理論的認(rèn)證協(xié)議來完成通信,主要研究成果如下:1.基于不可克隆和測(cè)不準(zhǔn)的量子原理,設(shè)計(jì)出了一種能夠抵抗Relay攻擊的輕量級(jí)無線射頻識(shí)別系統(tǒng)的認(rèn)證協(xié)議。首先分析了距離邊界協(xié)議在RFID系統(tǒng)中存在的缺陷,隨后闡述了利用量子算法實(shí)現(xiàn)的輕量級(jí)RFID系統(tǒng)抗Relay攻擊的過程,最后分析了攻擊者進(jìn)行中繼攻擊的過程和中繼成功的概率,結(jié)果表明發(fā)送的量子比特串足夠長(zhǎng)則攻擊者進(jìn)行中繼行為被發(fā)現(xiàn)的概率就很高。2.兩方量子通信要求通信參與方在每次會(huì)話完成時(shí)自動(dòng)更新下一次會(huì)話所需的密鑰即極化測(cè)量基,這種做法既基于量子的真隨機(jī)性、不可克隆性,也基于一次一密的理論含義。通過自動(dòng)迭代更新每次通話的密鑰,保證了會(huì)話過程的安全性。最后對(duì)信息安全技術(shù)的未來形態(tài)做了思考和總結(jié)。未來量子技術(shù)將會(huì)與現(xiàn)有各種技術(shù)深度融合,共同存在。
【學(xué)位授予單位】：沈陽師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：O413;TN918
【圖文】：

要描述幾百個(gè)粒子的一般量子狀態(tài)，所需要的變量個(gè)數(shù)超過了宇宙。沒有任何一臺(tái)傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)有足夠的內(nèi)存來存儲(chǔ)這么多的信息態(tài)的豐富性被用來編碼信息，一個(gè)全新的計(jì)算世界的大門就會(huì)打是一種利用量子力學(xué)來完成以經(jīng)典物理定律為依據(jù)的計(jì)算機(jī)無法的機(jī)器。量子計(jì)算的最終應(yīng)用范圍從破解傳統(tǒng)密碼系統(tǒng)到新密碼自從 2011 年 5 月 23 日首臺(tái)量子計(jì)算機(jī) D-wave 的研制成功開始，大量資源研發(fā)量子信息科學(xué)的相關(guān)領(lǐng)域。由我國(guó)自主研發(fā)的全球首墨子號(hào)”在 2016 年成功發(fā)射，以及阿里云公司在 2017 年 3 月發(fā)布訊案例也是首個(gè)云上通訊案例，這都表明量子信息科學(xué)從理論到實(shí)性和可用性。在國(guó)際方面，2017 年 3 月，IBM 研發(fā)的量子計(jì)算BM-Q”，其量子位高達(dá) 16 位，并預(yù)計(jì)在 2017 年下半年發(fā)布該平K 工具包，可使全世界普通程序員有機(jī)會(huì)接觸并開發(fā)量子計(jì)算機(jī)相，IBM 還籌劃推出的量子計(jì)算機(jī)能有 50 或更多量子位。小型的量會(huì)在 5 年之內(nèi)逐漸興起。這一觀點(diǎn)是來自谷歌公司量子 AI 實(shí)驗(yàn)室Masoud Mohseni、Peter Read和Hartmut Neven在2017年3月3日

抗 Relay 攻擊的量子動(dòng)態(tài)基認(rèn)證協(xié)議研究在早期的 QKD 協(xié)議[12-16]中，參與方都配備先進(jìn)的量子器件才能在量子系統(tǒng)中進(jìn)行操作。在 21 世紀(jì)，QKD 系統(tǒng)從實(shí)驗(yàn)室的受控環(huán)境轉(zhuǎn)移到現(xiàn)實(shí)環(huán)境中進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用。2007 年，Boyer[17]等人認(rèn)為“半量子”可以應(yīng)用于量子密鑰分配協(xié)議，稱為半量子密鑰分配（SQKD）以體現(xiàn)量子協(xié)議相比于經(jīng)典協(xié)議所具備的優(yōu)勢(shì)。2009年，Boyer[18]提出了兩種 SQKD 的變體：（1）基于隨機(jī)的；（2）測(cè)試重發(fā)的。后續(xù)的大多數(shù)半量子研究通常遵循第二種方案來實(shí)現(xiàn)他們的協(xié)議。2009年，Zou[19]等人提出了用更少的量子態(tài)實(shí)現(xiàn)的五個(gè) SQKD 協(xié)議。2011 年，Wang[20]等人提出了一種通過使用最大糾纏態(tài)作為量子資源促進(jìn)量子效率的 SQKD 協(xié)議。然而，一旦環(huán)境中經(jīng)典的認(rèn)證通道不可用，這些協(xié)議將受到 Relay 攻擊。因此，Yu[21]利用最大糾纏的 Bell 態(tài)和預(yù)共享密鑰構(gòu)建不需要經(jīng)過經(jīng)典信道認(rèn)證的共享會(huì)話密鑰來抵抗 Relay 攻擊。隨后，Li[22]等人通過更簡(jiǎn)單高效的方式建立密鑰以改進(jìn)協(xié)議。

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本文編號(hào)：2730159