本文關(guān)鍵詞：經(jīng)典和量子密鑰協(xié)商協(xié)議的設(shè)計與分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：密鑰協(xié)商—密碼學(xué)的一個非常重要的分支,即雙方或多方協(xié)商,共同建立會話密鑰,任何一個參與者均對結(jié)果產(chǎn)生影響。密鑰協(xié)商的目的是在不可靠的通信環(huán)境下實現(xiàn)參與者的安全會話,從而決定了設(shè)計與分析密鑰協(xié)商協(xié)議的困難性。本文分析了現(xiàn)有密鑰協(xié)商協(xié)議中的各種攻擊,并針對這些攻擊,我們設(shè)計了安全有效的經(jīng)典和量子密鑰協(xié)商協(xié)議,分別實現(xiàn)了條件安全和無條件安全的密鑰協(xié)商協(xié)議。首先,我們在第三章研究了三方經(jīng)典密鑰協(xié)商協(xié)議。我們分析了當(dāng)前的協(xié)議,并結(jié)合加強的切比雪夫映射提出新的協(xié)議,目的在于提高安全性和降低復(fù)雜度。而且,利用可證明安全性理論,我們建立了一個安全模型,該模型可以確�；谇斜妊┓蛴成湎碌臈l件安全的三方密鑰協(xié)商協(xié)議,因為它能抓住標(biāo)模型下的基本安全屬性。準(zhǔn)確的說,我們使用基于加強的切比雪夫映射上的公鑰加密來構(gòu)造協(xié)議,與現(xiàn)有這類協(xié)議相比,在我們的協(xié)議中,攻擊者可以使用更廣泛的查詢,并有更多的自由。盡管真正的量子計算機還未問世,但是Shor在1994年證明了我們討論的三方經(jīng)典密鑰協(xié)商協(xié)議中廣泛用到的離散對數(shù)問題,理論上可以被量子計算機在多項式時間里用量子并行算法解決。不過,量子密鑰協(xié)商協(xié)議為密鑰協(xié)商提供了新的方法。鑒于此,我們在第四到六章研究了量子密鑰協(xié)商協(xié)議,它包括量子密鑰分配協(xié)議及其推廣一量子秘密共享協(xié)議。我們證明了先用BB84(第一個真正意義上的安全的量子密鑰協(xié)商協(xié)議)建立一組規(guī)模很小的序列用作源碼,然后通過發(fā)送源碼的位置和度數(shù)(噴泉碼的生成方法)來得到所需的經(jīng)典信息和控制碼。這個控制碼與不可克隆定理結(jié)合可更高效、安全的檢測竊聽和認(rèn)證參與者的身份。我們發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)中的回歸的方法以及k階加強的切比雪夫混沌映射值可用于實現(xiàn)高容量的量子密鑰協(xié)商協(xié)議。具體的,當(dāng)單光子與回歸的方法相結(jié)合時,每個光子平均可攜帶高達1.5比特的經(jīng)典信息。當(dāng)將k階加強的切比雪夫混沌映射值編碼到軌道角動量上,即可理論上實現(xiàn)一個光子攜帶任意多的經(jīng)典信息且不受帶寬的限制,又可減少使用經(jīng)典信道來傳輸經(jīng)典信息,還能同時滿足低錯誤率和遠距離傳輸?shù)囊蟆Ｆ鋵?經(jīng)典密鑰協(xié)商協(xié)議有易發(fā)送和存貯信息的優(yōu)點,同時量子密鑰協(xié)商協(xié)議可抵制來自量子計算機上的計算的任何進步和新的算法的出現(xiàn)。基于經(jīng)典和量子密鑰協(xié)商協(xié)議的各自優(yōu)勢,我們通過構(gòu)造n,n≥2次擴展酉算子和密集編碼結(jié)合提出了同時具有二者優(yōu)點的混合的量子秘密共享和量子密鑰分配協(xié)議。
【關(guān)鍵詞】：三方密鑰協(xié)商協(xié)議 量子密鑰分配 加強的切比雪夫映射 噴泉碼 回歸
【學(xué)位授予單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN918.4;O413
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 緒論12-20
• 1.1 研究背景12-13
• 1.2 研究現(xiàn)狀13-17
• 1.2.1 經(jīng)典密鑰協(xié)商協(xié)議的研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.2 量子密鑰協(xié)商協(xié)議的研究現(xiàn)狀14-17
• 1.3 本文的主要研究工作17-19
• 1.4 章節(jié)安排19-20
• 第二章 基礎(chǔ)知識20-38
• 2.1 密鑰協(xié)商協(xié)議設(shè)計的基本原則20-21
• 2.2 密鑰協(xié)商協(xié)議中可能的攻擊21-22
• 2.3 密碼背景知識22-24
• 2.3.1 噴泉碼22-23
• 2.3.2 抗碰撞的單向Hash函數(shù)23-24
• 2.4 數(shù)學(xué)和數(shù)論知識24-28
• 2.4.1 群24-25
• 2.4.2 計算假設(shè)25
• 2.4.3 K階加強的切比雪夫映射25-27
• 2.4.4 基于加強的切比雪夫映射上的公鑰密碼加密27-28
• 2.5 量子密碼背景知識28-31
• 2.5.1 兩個重要定理28-29
• 2.5.2 量子糾纏29-30
• 2.5.3 量子密集編碼30-31
• 2.6 擴展的西算子31-38
• 2.6.1 基于四個基本的酉算子上的擴展的酉算子31-34
• 2.6.2 基于集體去相位噪聲上的酉算子34-35
• 2.6.3 基于集體去相位噪聲上的2次擴展酉算子35-36
• 2.6.4 基于集體旋轉(zhuǎn)噪聲上的2次擴展酉算子36-38
• 第三章 基于切比雪夫映射上的三方口令密鑰協(xié)商協(xié)議38-72
• 3.1 前言38-39
• 3.2 Chen等的協(xié)議的回顧39-45
• 3.2.1 符號說明39
• 3.2.2 初始化階段39-40
• 3.2.3 認(rèn)證密鑰交換階段40-42
• 3.2.4 Chen等的協(xié)議的漏洞42-45
• 3.3 利用加強的切比雪夫映射改進的協(xié)議45-52
• 3.3.1 符號說明45-46
• 3.3.2 初始化階段46
• 3.3.3 認(rèn)證密鑰交換階段46-48
• 3.3.4 安全分析48-52
• 3.4 標(biāo)準(zhǔn)模型下基于切比雪夫映射上的三方密鑰協(xié)商協(xié)議52-70
• 3.4.1 安全目標(biāo)52-53
• 3.4.2 安全定義53
• 3.4.3 協(xié)議的構(gòu)造53
• 3.4.4 通信模型53-55
• 3.4.5 符號說明55
• 3.4.6 協(xié)議描述55-57
• 3.4.7 我們提出的3PAKE安全性57-66
• 3.4.8 安全分析66-68
• 3.4.9 討論68-70
• 3.5 本章小結(jié)70-72
• 第四章 高容量的量子密鑰分配協(xié)議72-90
• 4.1 前言72-74
• 4.2 基于k-enhanced Chebyshev maps值的高容量的QKD協(xié)議74-81
• 4.2.1 k階加強的切比雪夫映射值螺旋源74
• 4.2.2 我們協(xié)議用到的三個假設(shè)74-75
• 4.2.3 我們提出的協(xié)議75-78
• 4.2.4 多倍的提高信息容量78
• 4.2.5 信息容量率78-79
• 4.2.6 安全分析79-80
• 4.2.7 功能分析80-81
• 4.3 基于集體噪聲上的高容量的量子密鑰分配協(xié)議81-87
• 4.3.1 Li等的協(xié)議的回顧81-83
• 4.3.2 我們改進的協(xié)議83-84
• 4.3.3 基于集體旋轉(zhuǎn)噪聲上的高容量的量子密鑰分配協(xié)議84-85
• 4.3.4 安全分析和功能比較85-87
• 4.4 本章小結(jié)87-90
• 第五章 安全直接通信的量子秘密共享協(xié)議90-108
• 5.1 引言90-91
• 5.2 回歸的(2,3)門限的量子直接秘密共享協(xié)議91-101
• 5.2.1 協(xié)議的準(zhǔn)備工作和提前計算93-94
• 5.2.2 我們提出的(2,3)門限的量子直接秘密共享協(xié)議94-98
• 5.2.3 效率與安全性分析98-101
• 5.3 基于分配的噴泉碼上的量子直接秘密共享101-105
• 5.3.1 三個假設(shè)101
• 5.3.2 我們協(xié)議的主要步驟101-103
• 5.3.3 安全性分析和特征描述103-105
• 5.4 本章小結(jié)105-108
• 第六章 基于擴展的酉算子上的混合量子密鑰協(xié)商協(xié)議108-122
• 6.1 前言108-110
• 6.2 基于擴展的酉算子和噴泉碼上的混合量子密鑰分配協(xié)議110-113
• 6.2.1 兩個假設(shè)110-111
• 6.2.2 混合量子密鑰分配協(xié)議的主要過程111-112
• 6.2.3 安全性分析112-113
• 6.2.4 我們的協(xié)議的特征113
• 6.3 基于擴展的酉算子上的混合量子秘密共享113-120
• 6.3.1 ((m+1,n'))門限的混合量子秘密共享114-117
• 6.3.2 基于攻擊者結(jié)構(gòu)上的混合量子秘密共享117-119
• 6.3.3 提出的協(xié)議的安全分析與其特征119-120
• 6.4 本章小結(jié)120-122
• 第七章 總結(jié)與展望122-126
• 7.1 論文研究工作總結(jié)122-124
• 7.2 研究工作展望124-126
• 參考文獻126-138
• 致謝138-142
• 攻讀學(xué)位期間學(xué)術(shù)成果目錄142-143

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1 任勇軍;王建東;莊毅;譚滄海;方黎明;;基于屬性的認(rèn)證密鑰協(xié)商協(xié)議[J];蘭州大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2010年02期

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本文編號：437745