CN113904779A - 基于超密编码的身份认证方法、系统、设备和存储介质 - Google Patents
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Abstract
Description
技术领域
本申请涉及身份识别领域,特别是涉及一种基于超密编码的身份认证方法、系统、设备和存储介质。
背景技术
身份认证是一种验证通信中每个用户身份的过程,是防止非法用户冒充合法用户进行通信的一种很好的方法。经典身份认证的安全性一般依赖于数学算法的复杂性。因此,在量子计算机时代,它们的安全性将受到威胁。
目前,围绕身份认证虽然开展了一系列研究,并取得了丰硕的成果,但仍存在一些不足。首先,身份认证的效率不高,目前身份认证多是一对一模型,也就是每个用户独立认证。在很多场景下,大多数用户可能通过认证,一对一模型的效率显得非常低下。所以,使用何种方式解决这个一对一认证的问题需要进一步的技术研究。另一方面,目前关于量子身份认证的研究一般都需要制备诸如Bell态、GHZ态、GHZ-like态等量子纠缠态来完成身份认证,比如现有技术中提出的方案,利用Bell态或多粒子纠缠态的纠缠特性完成身份认证,但是纠缠态的制备相对于单光子的制备需要消耗更多的物理资源,且在现有光学技术下不易制备,也不能对其进行完全测量,这些技术障碍使得制备纠缠态来完成身份认证的实用性大大降低。
发明内容
基于此,有必要针对上述技术问题,提供一种基于超密编码的身份认证方法、系统、设备和存储介质。
第一方面,本发明实施例提供了一种基于超密编码的身份认证方法,该方法包括:
用户A和用户B分别通过量子密钥分发协议,获取并共享一个长度为2n的共享密钥Key;
四个Bell态纠缠粒子对用公式表示如下:
根据上述超密编码的操作进行编码2的二进制计算。
另一方面,本发明实施例还提供了一种基于超密编码的身份认证系统,包括:
密钥分发模块,用于用户A和用户B分别通过量子密钥分发协议,获取并共享一个长度为2n的共享密钥Key;
进一步的,所述粒子准备模块包括纠缠粒子单元,所述纠缠粒子单元用于:
四个Bell态纠缠粒子对用公式表示如下:
进一步的,所述身份识别模块包括测量比较单元,所述测量比较单元用于:
进一步的,所述身份识别模块包括超密编码单元,所述超密编码单元用于:
根据上述超密编码的操作进行编码2的二进制计算。
本发明实施例还提供了一种计算机设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤:
用户A和用户B分别通过量子密钥分发协议,获取并共享一个长度为2n的共享密钥Key;
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤:
用户A和用户B分别通过量子密钥分发协议,获取并共享一个长度为2n的共享密钥Key;
上述基于超密编码的身份认证方法、系统、设备和存储介质,该方法包括:用户A和用户B分别通过量子密钥分发协议,获取并共享一个长度为2n的共享密钥Key;根据所述共享密钥Key,用户A制备Bell态纠缠粒子对序列,所述共享密钥Key中每两个比特对应一个Bell态纠缠粒子;
附图说明
图1为一个实施例中基于超密编码的身份认证方法的流程示意图;
图2为一个实施例中基于超密编码身份认证的逻辑示意图;
图3为一个实施例中进行联合测量结果和纠缠态比较的流程示意图;
图4为一个实施例中基于超密编码的身份认证系统的结构框图;
图5为一个实施例中计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本申请进行进一步详细说明。应当理解,此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请,并不用于限定本申请。
在一个实施例中,如图1所示,提供了一种基于超密编码的身份认证方法,所述方法包括:
步骤101,用户A和用户B分别通过量子密钥分发协议,获取并共享一个长度为2n的共享密钥Key;
具体地,假设有用户A、用户B和用户C,如图2所示,基于超密编码身份认证的逻辑示意图中,用户A用Alice表示,用户B用Bob表示,用户C用Charlie表示,用户A和用户B想要对彼此的身份进行验证。
Alice与用户Bob通过量子密钥分发协议(QKD),共享一个长度2n=16的密钥Key,其中,;Alice制备Bell态纠缠粒子对序列,,Alice将Bell态粒子序列里的粒子序列发送给Bob,粒子序列发送给Charlie。Alice、Bob在第三方Charlie的帮助下进行身份认证,其中Alice完成Bell态制备,Bob完成超密编码,Charlie完成联合测量并公布结果。
实施例中存在一个第三方认证机构Charlie帮助完成身份认证的过程以及公布认证的结果。实施例中默认第三方Charlie是半诚实的,即第三方认证机构Charlie会遵循方案规则执行并诚实公布测量结果,但是可能会窃听用户的密钥信息。本发明实施例能够通过量子超密编码和第三方测量完成了两个用户相互之间的身份验证。并通过使用了Bell纠缠态的超密编码进行身份认证,只需对一个纠缠态粒子对中的一个粒子进行操作,可以验证两个比特的信息,并在验证密钥长度一定的前提下,节省了量子纠缠资源。
四个Bell态纠缠粒子对用公式表示如下:
本实施例的具体过程如下:Alice、Bob两个用户事先通过量子密钥分发协议(QKD),如BB84协议,共享一个长度为2n密钥Key,Key为经典比特串,代表用户身份信息,只有Alice和Bob知道密钥Key。根据共享密钥Key,Alice制备一组长度为n的Bell态纠缠粒子对序列,共享密钥Key中每两个比特对应一个Bell态纠缠粒子。
在一个实施例中,如图3所示,进行联合测量结果和纠缠态比较的流程包括:
若身份验证通过,结束;身份验证失败,重新进行认证。
根据上述超密编码的操作进行编码2的二进制计算。
具体地,实现以上操作算法的量子比特门和相应的矩阵表示可以用下表描述,这些线性算子或矩阵都可以通过具体的门电路来实现。
因为 ,所以这四个操作就可以编码2比特的二进制消息,称为超密编码。共享密钥Key中每两个比特对应一个Bell态纠缠粒子。
应该理解的是,虽然上述流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示,但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明,这些步骤的执行并没有严格的顺序限制,这些步骤可以以其它的顺序执行。而且,上述流程图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段,这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成,而是可以在不同的时刻执行,这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行,而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
在一个实施例中,如图4所示,提供了一种基于超密编码的身份认证系统,包括:
密钥分发模块401,用于用户A和用户B分别通过量子密钥分发协议,获取并共享一个长度为2n的共享密钥Key;
在一个实施例中,如图4所示,所述粒子准备模块402包括纠缠粒子单元4021,所述纠缠粒子单元4021用于:
四个Bell态纠缠粒子对用公式表示如下:
在一个实施例中,如图4所示,所述身份识别模块404包括测量比较单元4041,所述测量比较单元4041用于:
在一个实施例中,如图4所示,所述身份识别模块404包括超密编码单元4042,所述超密编码单元4042用于:
根据上述超密编码的操作进行编码2的二进制计算。
关于基于超密编码的身份认证系统的具体限定可以参见上文中对于基于超密编码的身份认证方法的限定,在此不再赘述。上述基于超密编码的身份认证系统中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中,也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中,以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
图5示出了一个实施例中计算机设备的内部结构图。如图5所示,该计算机设备包括该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、输入装置和显示屏。其中,存储器包括非易失性存储介质和内存储器。该计算机设备的非易失性存储介质存储有操作系统,还可存储有计算机程序,该计算机程序被处理器执行时,可使得处理器实现基于超密编码的身份认证方法。该内存储器中也可储存有计算机程序,该计算机程序被处理器执行时,可使得处理器执行基于超密编码的身份认证方法。计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏,计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层,也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板,还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
本领域技术人员可以理解,图5中示出的结构,仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图,并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定,具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件,或者组合某些部件,或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中,提供了一种计算机设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,处理器执行计算机程序时实现以下步骤:
用户A和用户B分别通过量子密钥分发协议,获取并共享一个长度为2n的共享密钥Key;
在一个实施例中,处理器执行计算机程序时还实现以下步骤:
四个Bell态纠缠粒子对用公式表示如下:
在一个实施例中,处理器执行计算机程序时还实现以下步骤:
在一个实施例中,处理器执行计算机程序时还实现以下步骤:
根据上述超密编码的操作进行编码2的二进制计算。
在一个实施例中,提供了一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,计算机程序被处理器执行时实现以下步骤:
用户A和用户B分别通过量子密钥分发协议,获取并共享一个长度为2n的共享密钥Key;
在一个实施例中,处理器执行计算机程序时还实现以下步骤:
四个Bell态纠缠粒子对用公式表示如下:
在一个实施例中,处理器执行计算机程序时还实现以下步骤:
在一个实施例中,处理器执行计算机程序时还实现以下步骤:
根据上述超密编码的操作进行编码2的二进制计算。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程,是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成,所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中,该计算机程序在执行时,可包括如上述各方法的实施例的流程。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本申请的保护范围。因此,本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
9.一种计算机设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至4中任一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至4中任一项所述的方法的步骤。
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114679263A (zh) * | 2022-02-18 | 2022-06-28 | 青岛理工大学 | 基于纠缠态粒子的超密编码通信协议 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101944994A (zh) * | 2010-09-28 | 2011-01-12 | 北京邮电大学 | 量子网络的广播通信技术 |
CN109525326A (zh) * | 2018-12-11 | 2019-03-26 | 国网江苏省电力有限公司南京供电分公司 | 基于单光子超密编码的量子密钥分配方法 |
CN110932849A (zh) * | 2019-11-27 | 2020-03-27 | 苏州大学 | 基于参数未知的非最大纠缠Bell态的多方量子密钥协商方法 |
EP3732563A1 (en) * | 2017-12-30 | 2020-11-04 | CompSecur sp. z.o.o. | The one-qubit pad (oqp) for entanglement encryption of quantum information |
US20210203493A1 (en) * | 2019-12-31 | 2021-07-01 | Ahp-Tech Inc. | System for use in quantum encryption, decryption and encoding |
CN113517986A (zh) * | 2021-09-15 | 2021-10-19 | 湖南师范大学 | 基于量子行走的身份认证方法及相关设备 |
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2021
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Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101944994A (zh) * | 2010-09-28 | 2011-01-12 | 北京邮电大学 | 量子网络的广播通信技术 |
EP3732563A1 (en) * | 2017-12-30 | 2020-11-04 | CompSecur sp. z.o.o. | The one-qubit pad (oqp) for entanglement encryption of quantum information |
CN109525326A (zh) * | 2018-12-11 | 2019-03-26 | 国网江苏省电力有限公司南京供电分公司 | 基于单光子超密编码的量子密钥分配方法 |
CN110932849A (zh) * | 2019-11-27 | 2020-03-27 | 苏州大学 | 基于参数未知的非最大纠缠Bell态的多方量子密钥协商方法 |
US20210203493A1 (en) * | 2019-12-31 | 2021-07-01 | Ahp-Tech Inc. | System for use in quantum encryption, decryption and encoding |
CN113517986A (zh) * | 2021-09-15 | 2021-10-19 | 湖南师范大学 | 基于量子行走的身份认证方法及相关设备 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
XIAOPING LOW 等: "Sequential Quantum Multiparty Signature Based on Quantum Fourier Transform and Chaotic System", 《IEEE ACCESS》 * |
娄小平: "基于量子纠缠交换的双重弱盲签名方案", 《量子电子学报》 * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114679263A (zh) * | 2022-02-18 | 2022-06-28 | 青岛理工大学 | 基于纠缠态粒子的超密编码通信协议 |
CN114679263B (zh) * | 2022-02-18 | 2023-08-11 | 青岛理工大学 | 基于纠缠态粒子的超密编码通信协议 |
Also Published As
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