CN110163610A - 一种基于量子物理原理的多方电子合同签署方法 - Google Patents

一种基于量子物理原理的多方电子合同签署方法 Download PDF

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Abstract

一种基于量子物理原理的多方电子合同签署方法，包括依次进行的初始化阶段、承诺阶段和仲裁阶段。本发明提供一种基于量子物理原理的多方电子合同签署方法，能够实现多个合同签署方同时签订合同，并且安全性更高。

Description

一种基于量子物理原理的多方电子合同签署方法
技术领域
本发明涉及信息安全技术领域，具体的说是一种基于量子物理原理的多方电子合同签署方法。
背景技术
在传统交易中，为了签署一个合同，需要交易各方同时到达约定的地方进行签署。在现实生活中，当合同签署方因某种原因无法当面签订合同，一种有效的解决方法就是签署一个电子合同，它通过网络交换合同签署方对已达成共识合同的承诺。电子合同签署因其特殊便捷性在电子商务中具有重要的应用，从而引起了国内外许多专家和学者的大量关注。传统的合同签署要求全部合同签署方同时到场签署同一合同副本，全部合同签署方对合同的承诺同时产生。然而，网络环境中的合同签署必然是异步的，因此电子合同签署必须处理好公平性问题：确保协议结束后，任何一个合同签署方都获得了其他所有参与对方合同的承诺，或者没得到其他任何一个合同签署方有用的信息。
当前，许多各具特色的电子合同签署方法如雨后春笋般不断出现，促进了电子商务的迅猛发展。然而，传统方法对合同文件的签名技术的安全性一般依赖数学困难问题，随着计算技术的不断提高和各种先进算法的提出，尤其是量子计算机的出现，对传统电子合同签署技术的安全性提出了严峻的挑战。因此，基于量子物理学原理的电子合同签署受到了关注。
Chou等人于2006年在文献“Y.H.Chou,I.M.Tsai,C.M.Ko,et al.Quantumoblivious transfer and fair digital transactions.2006IEEE Pacific RimInternational Symposium on Dependable Computing,2006,Riverside,CA,pp.121-128”中给出了量子电子合同签署的概念，并基于量子不经意传输的密码思想提出了一种两方量子电子合同签署方法。
随后不久，Bouda等人在文献“J.Bouda,P.Mateus,N.Paunkovic,et al.On thepower of quantum tamper-proof devices.International Journal of QuantumInformation,2008,6(2):281-302”利用量子防干扰设备提出了一种两方量子电子合同签署方法。
2011年，Paunkovic等人在文献“N.Paunkovic,J.Bouda,P.Mateus.Fairandoptimisticquantumcontractsigning.PhysicalReviewA,2011,84(6):062332”中提出了一种乐观公平的量子电子合同签署方案，该方案的公平性基于量子物理学基本原理。然而，目前关于量子电子合同签署方法的研究主要集中在两方时的情形，对于参与者为三方或三方以上时很少涉及。
发明内容
为了解决现有技术中的不足，本发明提供一种基于量子物理原理的多方电子合同签署方法，能够实现多个合同签署方同时签订合同，并且安全性更高。
为了实现上述目的，本发明采用的具体方案为：一种基于量子物理原理的多方电子合同签署方法，包括依次进行的初始化阶段、承诺阶段和仲裁阶段；
所述初始化阶段包括步骤：
S11、可信第三方TTP制备n个与合同签署方Pi,i＝1,2,...,n一一对应的量子态集，每个量子态集中包括N个量子态，并且将量子态描述为经典信息；
S12、可信第三方TTP为量子态及其经典信息指派唯一识别码PIN；
S13、可信第三方TTP将量子态一一对应地发送给合同签署方；
S14、可信第三方TTP将所有经典信息随机平均分为n-1份，得到信息分组；
S15、可信第三方TTP唯一识别码PIN、经典信息和经典信息对应于信息分组中的位置信息一一对应地发送给合同签署方；
所述承诺阶段包括步骤：
S21、合同签署方根据合同C和唯一识别码PIN计算无碰撞安全Hash值
h(C||PIN)＝h1||h2||…||hN，h():()*→()N是无碰撞安全Hash函数；
S22、合同签署方基于无碰撞安全Hash值对接收到的所有量子态进行同意基和/或拒绝基测量；
S23、合同签署方互相交换测量结果，并且合同签署方对接收到的测量结果进行校验，若校验失败则联系可信第三方TTP执行所述仲裁阶段；
所述仲裁阶段包括步骤：
S31、合同签署方将自身对所有量子态的测量结果、合同C和唯一识别码PIN提交给可信第三方TTP；
S32、可信第三方TTP检查接收到的信息与合同签署方对合同C的诉求是否一致，并且检查接收到的信息与合同签署方存储的信息是否一致，若存在不一致则将对应的合同签署方记为不诚实方，反之记为诚实方；
S33、可信第三方TTP基于诚实方和不诚实方的测量结果对合同C进行判决。
作为一种优选方案，S11中，所有量子态集表示为 每个量子态(i＝1,2,…,N，j＝1,2,…,n)随机处于|0>，|1>，|+>和|->四种态之一，并且|0>对应的经典信息为00，|1>对应的经典信息为01，|+>对应的经典信息为10，|->对应的经典信息为11，量子态集对应的经典信息集表示为 其中(i＝1,2,…,N，j＝1,2,…,n)为量子态对应的经典信息。
作为一种优选方案，S14中，信息分组表示为
作为一种优选方案，S15中，可信第三方TTP在发送过程中同时指定时限t。
作为一种优选方案，S22的具体方法为：
S221、合同签署方确认测量方式，若合同签署方同意承诺合同有效，则采用同意基对所有量子态进行测量，若合同签署方拒绝承诺合同有效，则采用拒绝基对所有量子态进行测量；
S222、合同签署方根据确认的测量方式对所有量子态进行测量，其中，
采用同意基进行测量的方法为：若hi＝0，用Z＝{|0>,|1>}基测量，若hi＝1，用X＝{|+>,|->}基测量；
采用拒绝基进行测量的方法为：若hi＝0，用X＝{|+>,|->}基测量，若hi＝1，用Z＝{|0>,|1>}基测量。
作为一种优选方案，S23的具体方法为：
S231、P1对接收到的第一个量子态进行测量，得到测量结果并且将发送给其余n-1个合同签署方P2，P3，…，Pn；
S232、若n-1个合同签署方P2，P3，…，Pn中任何一个在t时刻内未收到P1发送的测量结果或发现的第一个比特与h1不相同，则立刻联系可信第三方TTP执行所述仲裁阶段，否则执行S233；
S233、n-1个合同签署方P2，P3，…，Pn对P1的测量方式进行验证，若P1所采用的基正确则验证通过，否则通知可信第三方TTP执行所述仲裁阶段；
S234、P2执行S231至S233，以此类推；
S235、P1对接收到的第二个量子态进行测量，以此类推。
有益效果：本发明能够实现多个合同签署方同时签订合同，并且本发明安全性不再基于大数分解或离散对数等数学难题，安全性更高。
附图说明
图1是本发明的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，一种基于量子物理原理的多方电子合同签署方法，包括依次进行的初始化阶段、承诺阶段和仲裁阶段。
初始化阶段包括S11至S15。
S11、可信第三方TTP制备n个与合同签署方Pi,i＝1,2,...,n一一对应的量子态集，每个量子态集中包括N个量子态，并且将量子态描述为经典信息。S11中，所有量子态集表示为每个量子态(i＝1,2,…,N，j＝1,2,…,n)随机处于|0>，|1>，|+>和|->四种态之一，并且|0>对应的经典信息为00，|1>对应的经典信息为01，|+>对应的经典信息为10，|->对应的经典信息为11，量子态集对应的经典信息集表示为其中(i＝1,2,…,N，j＝1,2,…,n)为量子态对应的经典信息。
S12、可信第三方TTP为量子态及其经典信息指派唯一识别码PIN。
S13、可信第三方TTP将量子态一一对应地发送给合同签署方。
S14、可信第三方TTP将所有经典信息随机平均分为n-1份，得到信息分组。信息分组表示为每个量子态集包括N个量子态，每个量子态转换得到的经典信息为2个比特，因此一个量子态集对应2N个比特的经典信息。
S15、可信第三方TTP唯一识别码PIN、经典信息和经典信息对应于信息分组中的位置信息一一对应地发送给合同签署方，并且可信第三方TTP在发送过程中同时指定时限t。
承诺阶段包括S21至S23。
S21、合同签署方根据合同C和唯一识别码PIN计算无碰撞安全Hash值h(C||PIN)＝h1||h2||…||hN，h():()*→()N是无碰撞安全Hash函数。
S22、合同签署方基于无碰撞安全Hash值对接收到的所有量子态进行同意基和/或拒绝基测量。承诺阶段约定如果合同签署方Pj(j＝1,2,…,n)同意承诺合同有效，则接下来用同意基Accept-basis测量所有量子态；否则，Pj用拒绝基Reject-basis测量；并且约定Accept-basis指的是：若hi＝0，用Z＝{|0>,|1>}基测量，若hi＝1，用X＝{|+>,|->}基测量；Reject-basis指的是：若hi＝0，用X＝{|+>,|-〉}基测量，若hi＝1，用Z＝{|0〉,|1〉}基测量。S22的具体方法为S221至S222。
S221、合同签署方确认测量方式，若合同签署方同意承诺合同有效，则采用同意基对所有量子态进行测量，若合同签署方拒绝承诺合同有效，则采用拒绝基对所有量子态进行测量。
S222、合同签署方根据确认的测量方式对所有量子态进行测量，其中，
采用同意基进行测量的方法为：若hi＝0，用Z＝{|0〉,|1>}基测量，若hi＝1，用X＝{|+>,|->}基测量；
采用拒绝基进行测量的方法为：若hi＝0，用X＝{|+>,|->}基测量，若hi＝1，用Z＝{|0>,|1>}基测量。
S23、合同签署方互相交换测量结果，并且合同签署方对接收到的测量结果进行校验，若校验失败则联系可信第三方TTP执行仲裁阶段。S23的具体方法为S231至S235。
S231、P1对接收到的第一个量子态进行测量，得到测量结果并且将发送给其余n-1个合同签署方P2，P3，…，Pn。
S232、若n-1个合同签署方P2，P3，…，Pn中任何一个在t时刻内未收到P1发送的测量结果或发现的第一个比特与h1不相同，则立刻联系可信第三方TTP执行仲裁阶段，否则执行S233。
S233、n-1个合同签署方P2，P3，…，Pn对P1的测量方式进行验证，若P1所采用的基正确则验证通过，否则通知可信第三方TTP执行仲裁阶段。
S234、P2执行S231至S233，以此类推。
S235、P1对接收到的第二个量子态进行测量，以此类推。
更加具体地说，S23的流程可以例如①-⑥。
①P1选择Accept-basis测量量子态即若h1＝0，P1用Z基测量若h1＝1，P1用X基测量并分别记测量结果|0>，|1>，|+>，|->为01，10，11；最后P1将测量结果发送给其他n-1个合同签署方P2，P3，…，Pn。
②若n-1个合同签署方P2，P3，…，Pn中任何一个在t时刻内未收到P1发送的测量结果或发现的第一个比特与h1不相同，则立即联系可信第三方TTP执行仲裁阶段；否则，P2，P3，…，Pn中持有对量子态经典描述信息的合同签署方(不失一般性，不妨设为Pk，k≠1)进一步验证P1是否选择了正确的基测量若P1选择的基与量子态一致但则Pk也立即联系TTP执行仲裁阶段；若P1选择的基与量子态不一致或则Pk通知其他合同签署方P1，…，Pk-1，Pk+1…，Pn继续执行下一步。
③P2选择Accept-basis测量量子态即若h1＝0，P2用Z基测量若h1＝1，P2用X基测量并分别记测量结果|0>，|1>，|+>，|->为01，10，11；最后P2将测量结果发送给其他n-1个合同签署方P1，P3，…，Pn。
④若n-1个合同签署方P1，P3，…，Pn中任何一个在t时刻内未收到P2发送的测量结果或发现的第一个比特与h1不相同，则立即联系可信第三方TTP执行仲裁阶段；否则，P1，P3，…，Pn中持有对量子态经典描述信息的合同签署方(不失一般性，不妨设为Pl，l≠2)进一步验证P2是否选择了正确的基测量若P2选择的基与量子态一致但则Pk也立即联系可信第三方TTP执行仲裁阶段；若P1选择的基与量子态不一致或则Pl通知其他合同签署方P1，…，Pl-1，Pl+1…，Pn继续执行下一步。
⑤P3执行和P2类似的操作，…，依次类推，直到P1，P2，…，Pn-1验证Pn发送的测量结果准确无误，然后执行下一步。
⑥P1选择Accept-basis测量量子态即若h2＝0，P1用Z基测量若h2＝1，P1用X基测量并分别记测量结果|0>，|1>，|+〉，|-〉为01，10，11；最后P1将测量结果发送给其他n-1个合同签署方P2，P3，…，Pn。其他n-1个合同签署方P2，P3，…，Pn执行类似②中的操作。
重复①-⑥，直至P1，P2，…，Pn-1最后收到Pn对的测量结果并判断无误。若无异议，每个合同签署方Pj(j＝1,2,…,n)都收到了其他所有合同签署方P1，…，Pj-1，Pj+1…，Pn对合同C的有效承诺，协议到此结束；否则，若出现任何一方未在t时刻内收到响应或对收到的信息存疑，或事后出现争议，则立即执行仲裁阶段。
仲裁阶段包括S31至S33。
S31、合同签署方将自身对所有量子态的测量结果、合同C和唯一识别码PIN提交给可信第三方TTP。
S32、可信第三方TTP检查接收到的信息与合同签署方对合同C的诉求是否一致，并且检查接收到的信息与合同签署方存储的信息是否一致，若存在不一致则将对应的合同签署方记为不诚实方，反之记为诚实方。
S33、可信第三方TTP基于诚实方和不诚实方的测量结果对合同C进行判决。
更加具体地说，仲裁阶段的流程如下。
可信第三方TTP根据公开已知的概率分布确定数值不失一般性，假定第j轮时P1联系可信第三方TTP对合同承诺进行仲裁，P1首先根据自己的偏好确定使合同有效或拒绝合同，如果P1想使得合同有效，则用Accept-basis测量剩下的量子态i＝j,...,N，即若hi＝0，P1选择Z基测量若hi＝1，P1选择X基测量；反之，如果P1想拒绝合同，P1用Reject-basis测量剩下的量子态i＝j,...,N，即若hi＝0，P1选择X基测量若hi＝1，P1选择Z基测量其他n-1个合同签署方P2，P3，…，Pn执行类似操作。所有合同签署方P1,P2，…，Pn分别将各自的测量结果、合同C、识别码PIN提交给可信第三方TTP，可信第三方TTP首先分别验证他们的测量结果和他们的诉求是否一致，并检查他们提交的信息是否与其存储的信息 相悖，若发现有合同签署方欺骗，则只考虑其他诚实方的测量结果。具体地：假定(j＝1,2,…,n)表示量子态集中与Accept-basis一致的个数，而(j＝1,2,…,n)表示量子态集中与Reject-basis一致的个数，并令表示诚实方组成的集合。如果每个诚实方Pj(Pj∈E)提交Accept-basis测量结果的个数不小于同时其他每个不诚实方提交的Reject-basis测量结果的个数不大于则可信第三方TTP判定合同有效；若可信第三方TTP发现不诚实方提供了不正确的结果，同时其他合同签署方Pj(Pj∈E)提交Accept-basis测量结果的个数不小于则认为合同有效；其它情况均认定合同无效。
本发明能够实现多个合同签署方同时签订合同，并且本发明安全性不再基于大数分解或离散对数等数学难题，安全性更高。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种基于量子物理原理的多方电子合同签署方法，其特征在于：包括依次进行的初始化阶段、承诺阶段和仲裁阶段；
所述初始化阶段包括步骤：
S11、可信第三方TTP制备n个与合同签署方Pi,i＝1,2,...,n一一对应的量子态集，每个量子态集中包括N个量子态，并且将量子态描述为经典信息；
S12、可信第三方TTP为量子态及其经典信息指派唯一识别码PIN；
S13、可信第三方TTP将量子态一一对应地发送给合同签署方；
S14、可信第三方TTP将所有经典信息随机平均分为n-1份，得到信息分组；
S15、可信第三方TTP唯一识别码PIN、经典信息和经典信息对应于信息分组中的位置信息一一对应地发送给合同签署方；
所述承诺阶段包括步骤：
S21、合同签署方根据合同C和唯一识别码PIN计算无碰撞安全Hash值
h(C||PIN)＝h1||h2||…||hN，h():()*→()N是无碰撞安全Hash函数；
S22、合同签署方基于无碰撞安全Hash值对接收到的所有量子态进行同意基和/或拒绝基测量；
S23、合同签署方互相交换测量结果，并且合同签署方对接收到的测量结果进行校验，若校验失败则联系可信第三方TTP执行所述仲裁阶段；
所述仲裁阶段包括步骤：
S31、合同签署方将自身对所有量子态的测量结果、合同C和唯一识别码PIN提交给可信第三方TTP；
S32、可信第三方TTP检查接收到的信息与合同签署方对合同C的诉求是否一致，并且检查接收到的信息与合同签署方存储的信息是否一致，若存在不一致则将对应的合同签署方记为不诚实方，反之记为诚实方；
S33、可信第三方TTP基于诚实方和不诚实方的测量结果对合同C进行判决。
2.如权利要求1所述的一种基于量子物理原理的多方电子合同签署方法，其特征在于：S11中，所有量子态集表示为每个量子态 随机处于|0>，|1>，|+>和|->四种态之一，并且|0>对应的经典信息为00，|1>对应的经典信息为01，|+>对应的经典信息为10，|->对应的经典信息为11，量子态集对应的经典信息集表示为 其中为量子态对应的经典信息。
3.如权利要求2所述的一种基于量子物理原理的多方电子合同签署方法，其特征在于：S14中，信息分组表示为
4.如权利要求3所述的一种基于量子物理原理的多方电子合同签署方法，其特征在于：S15中，可信第三方TTP在发送过程中同时指定时限t。
5.如权利要求4所述的一种基于量子物理原理的多方电子合同签署方法，其特征在于：S22的具体方法为：
S221、合同签署方确认测量方式，若合同签署方同意承诺合同有效，则采用同意基对所有量子态进行测量，若合同签署方拒绝承诺合同有效，则采用拒绝基对所有量子态进行测量；
S222、合同签署方根据确认的测量方式对所有量子态进行测量，其中，
采用同意基进行测量的方法为：若hi＝0，用Z＝{|0>,|1>}基测量，若hi＝1，用X＝{|+>,|->}基测量；
采用拒绝基进行测量的方法为：若hi＝0，用X＝{|+>,|->}基测量，若hi＝1，用Z＝{|0>,|1>}基测量。
6.如权利要求5所述的一种基于量子物理原理的多方电子合同签署方法，其特征在于：S23的具体方法为：
S231、P1对接收到的第一个量子态进行测量，得到测量结果并且将发送给其余n-1个合同签署方P2，P3，…，Pn；
S232、若n-1个参与者P2，P3，…，Pn中任何一个在t时刻内未收到P1发送的测量结果或发现的第一个比特与h1不相同，则立刻联系可信第三方TTP执行所述仲裁阶段，否则执行S233；
S233、n-1个参与者P2，P3，…，Pn对P1的测量方式进行验证，若P1所采用的基正确则验证通过，否则通知可信第三方TTP执行所述仲裁阶段；
S234、P2执行S231至S233，以此类推；
S235、P1对接收到的第二个量子态进行测量，以此类推。
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CN111404694A (zh) * 2020-03-12 2020-07-10 成都信息工程大学 一种基于单光子的量子电子合同签署方法及系统

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