量子密鑰分發(fā)(Quantum key distribution,QKD)技術是一種通過傳輸量子態(tài)在遠距離通信雙方Alice和Bob之間產(chǎn)生并分享安全密鑰的技術。QKD的安全性主要基于量子力學的海森堡測不準原理和未知量子態(tài)不可克隆定理,另外,還要求公共通信通道是經(jīng)過認證的信道。為了使公共通信信道滿足這一條件,一個完整的QKD系統(tǒng)必須包含無條件安全的認證模塊。本文設計并實現(xiàn)了一個基于FPGA的QKD系統(tǒng)認證方案,完成的主要工作包括:首先對目前的一些主要認證算法進行了研究,選擇了一個適合于FPGA的認證算法——基于Toeplitz hash的認證算法,并且在Matlab上進行了仿真試驗。根據(jù)實驗結果,該算法的可行性得到了證實。然后,基于Toeplitz hash認證算法進行硬件設計,使用Verilog HDL語言設計了整個算法模塊的硬件電路,包括算法控制模塊、LFSR隨機數(shù)生成模塊、算法輔助運算模塊。對整個算法模塊進行了硬件仿真,仿真結果顯示該模塊能有效的完成認證算法核心功能。最后,設計了一個完整的QKD認證協(xié)議。針對認證中的密鑰同步問題,設計了一個基于約定的經(jīng)典認證協(xié)議。該協(xié)議中認證密鑰僅使...

【文章頁數(shù)】：66 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1-1QKD系統(tǒng)結構圖

攻讀博士學位期間發(fā)表的論文及其它成果-11-態(tài)，由海森堡不確定性原理知，Eve通過測量不可能精確地知道量子態(tài)包含的信息，從而無法根據(jù)測量結果重新調制與傳輸量子態(tài)一致的量子態(tài)，也就是說Eve在執(zhí)行竊聽后，傳輸?shù)紹ob的量子態(tài)會發(fā)生改變，這增加了Alice與Bob信息的誤碼率。因此竊....

圖1-2研究框架圖

攻讀博士學位期間發(fā)表的論文及其它成果-17-圖1-2研究框架圖如圖1-2所示，本文主要研究內容和章節(jié)安排如下：第1章，緒論。介紹了課題的研究背景和意義，簡要闡述了QKD理論及實驗系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀，并且簡要介紹了現(xiàn)在國內外QKD認證技術發(fā)展現(xiàn)狀，最后簡要介紹了本文的主要研究內容并且介紹....

圖2-2認證模塊輸入輸出

攻讀博士學位期間發(fā)表的論文及其它成果-21-商碼，另一個輸入通常為QKD系統(tǒng)上一輪產(chǎn)生的安全密鑰，用于從通用哈希函數(shù)族中選擇哈希函數(shù)。保密增強模塊的輸出則為安全碼。圖2-4顯示了保密增強模塊的輸入輸出。影響保密增強模塊的因素有交互數(shù)據(jù)量、處理速度、存儲資源消耗、安全參數(shù)和哈希函數(shù)....

圖3-1Toeplitzhash算法仿真流程圖

攻讀博士學位期間發(fā)表的論文及其它成果-36-成消息標簽對，發(fā)送給接收端Bob。仿真流程如圖3-1所示。圖3-1Toeplitzhash算法仿真流程圖Bob收到消息標簽對后，分別解析出仿真數(shù)據(jù)和標簽。將仿真數(shù)據(jù)進行哈希計算的到的標簽與解析出的標簽進行比較，比較二者是否一致，若一致，....

本文編號：4017158