JP2020127206A - 量子鍵配送のための方法、装置、及びシステム - Google Patents

量子鍵配送のための方法、装置、及びシステム Download PDF

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Abstract

【課題】量子鍵配送のための方法、装置、及びシステムを提供する。【解決手段】量子鍵配送システムは、量子セキュリティ鍵管理（ＱＳＫＭ）デバイスと、複数の量子セキュリティ鍵配送（ＱＳＫＤ）デバイスと、量子セキュリティ鍵サービス（ＱＳＫＳ）デバイスとを含む。ＱＳＫＤデバイスは、識別情報ベースシステム秘密鍵を複数のシステムサブ秘密鍵に分割し、複数のシステムサブ秘密鍵を、対応する数のＱＳＫＤデバイスに配送する。ＱＳＫＳデバイスは、第１のＱＳＫＤデバイスからの認証済み秘密鍵を取得する要求を所定数の第２のＱＳＫＤデバイスに転送する。第２のＱＳＫＤデバイスは、システムサブ秘密鍵から識別情報ベース認証済みサブ秘密鍵を生成する。第１のＱＳＫＤデバイスは、第２のＱＳＫＤデバイスから、識別情報ベース認証済みサブ秘密鍵を取得し、識別情報ベース認証済みサブ秘密鍵に基づいて、識別情報ベース認証済み秘密鍵を再構築する。【選択図】図２

Description

関連出願の相互参照
本願は、２０１５年１月２２日に出願された中国特許出願公開第２０１５１００３３１２８．２号に基づき、その優先権の利益を主張するものであり、この特許出願の全内容が参照により本明細書に援用される。
技術分野
本願は、量子鍵技術に関し、特に量子鍵配送のための方法、装置、及びシステムに関する。
背景
コンピュータ及びネットワーク技術の発達に伴い、例えば、アプリケーション、データ、及びＩＴサービスをユーザに提供するクラウド計算システムを含め、様々なサービスをユーザに提供するシステムが出現した。そのようなシステムでは、記憶された静的データ及び動的に生成されるデータのセキュリティを保証するために、暗号化アルゴリズムを用いてデータを暗号化する必要がある。例えば、クラウド計算環境では、２つのデータ暗号化モードが通常使用される：証明書認証に基づく第１の暗号化モード及びクラウド計算鍵管理に基づく第２の暗号化モード。
証明書に基づく暗号化認証モードの基本原理は以下の通りである：システム内のサーバがそれ自体により鍵の制御及び保存を行い、静的データを暗号化及び記憶する場合、サーバは、対称鍵を使用してデータを暗号化し、次に、デジタル証明書を使用して対称鍵を暗号化し（すなわち、公開鍵を使用して対称鍵を暗号化し）、且つ暗号化されたデータを記憶し、データを読み取るとき、上記サーバ又は別のサーバは、最初に秘密鍵を使用して対称鍵を復号し、次に、復号された対称鍵を使用してデータを復号する。
証明書に基づく暗号化認証モードと比較して、クラウド計算鍵管理システムを使用する暗号化モードは、クラウド計算環境により広く適用されていると共に、クラウドデータのセキュリティの土台でもある。
図１は、例示的なクラウド計算鍵管理システムである。クラウド計算鍵管理システムは、２つの部分、すなわち、クラウド計算鍵クライアントエンド及びクラウド計算鍵管理サービスエンドを含む。クラウド計算鍵クライアントエンドは、クラウド計算サーバに常駐し、クラウド計算サーバ内のクラウド計算アプリケーションに鍵サービスを提供することを担当する。クラウド計算鍵クライアントエンドは、標準の鍵管理プロトコルを使用して、鍵生成、鍵復元、及び鍵更新等の管理サービスをクラウド計算鍵管理サービスエンドに求める。クラウド計算鍵管理サービスエンドは、サービスアプリケーションタイプに従って、対応するサービスを対称パスワード管理サーバに求め、次に、鍵サービス演算結果をクラウド計算鍵クライアントエンドに返すと共に、クラウド計算鍵クライアントエンドの代理として動作して、対応するサービスをデジタル証明書センタに求めることもできる。
両方のモードとも計算複雑性に基づく従来の暗号化を使用するため、クラウド計算、量子計算、及び他の計算技術の出現に鑑みて、潜在的に破られる危険性がある。加えて、第１のモードでは、暗号化された鍵を安全に保たなければならない。失われるか又は破損すると、鍵又はデータを復元することができない。第２のモードの場合、中央管理のために鍵をシステムに配置することにより、セキュリティが改善するが、より高い動作許可を有する鍵管理サーバの管理者は、ユーザデータ及び鍵にアクセスすることができ、鍵及びユーザ機密情報を漏洩する恐れがある。
概要
本開示の一態様は、量子鍵配送システムに関する。本量子鍵配送システムは、量子セキュリティ鍵管理デバイスと、量子セキュリティ鍵管理デバイスと接続される複数の量子セキュリティ鍵配送デバイスと、量子セキュリティ鍵管理デバイス及び複数の量子セキュリティ鍵配送デバイスと接続される量子セキュリティ鍵サービスデバイスとを含む。量子セキュリティ鍵管理デバイスは、識別情報ベースシステム秘密鍵を複数のシステムサブ秘密鍵に分割し、複数のシステムサブ秘密鍵を、対応する数の量子セキュリティ鍵配送デバイスに配送する。量子セキュリティ鍵サービスデバイスは、複数の量子セキュリティ鍵配送デバイスのうちの第１の量子セキュリティ鍵配送デバイスからの認証済み秘密鍵を取得する要求を、量子セキュリティ鍵配送デバイスのうちの所定数の第２の量子セキュリティ鍵配送デバイスに転送する。所定数の第２の量子セキュリティ鍵配送デバイスは、それぞれシステムサブ秘密鍵から識別情報ベース認証済みサブ秘密鍵を生成する。第１の量子セキュリティ鍵配送デバイスは、所定数の第２の量子セキュリティ鍵配送デバイスから、識別情報ベース認証済みサブ秘密鍵を取得し、識別情報ベース認証済みサブ秘密鍵に基づいて、識別情報ベース認証済み秘密鍵を再構築する。
本開示の別の態様は、量子鍵配送方法に関する。本量子鍵配送方法は、量子セキュリティ鍵サービスデバイスにより、要求者の第１の量子セキュリティ鍵配送デバイスから、認証済み秘密鍵を取得する要求を受信することであって、要求は、少なくとも要求者の識別子情報を搬送する、受信することと、量子セキュリティ鍵サービスデバイスにより、要求を所定数の第２の量子セキュリティ鍵配送デバイスに転送することと、要求者の第１の量子セキュリティ鍵配送デバイスにより、要求者の識別子情報及び複数のシステムサブ秘密鍵に基づいて所定数の第２の量子セキュリティ鍵配送デバイスにより生成される複数の認証済みサブ秘密鍵を受信することと、要求者の第１の量子セキュリティ鍵配送デバイスにより、認証済みサブ秘密鍵に基づいて、識別情報ベース認証済み秘密鍵を再構築することとを含む。
本開示の幾つかの実施形態によれば、要求者の第１の量子セキュリティ鍵配送デバイスにより、認証済みサブ秘密鍵に基づいて、識別情報ベース認証済み秘密鍵を再構築することは、要求者の第１の量子セキュリティ鍵配送デバイスにより識別情報ベース認証済み秘密鍵を再構築することが、閾値秘密共有メカニズムを使用することにより実施される可能性を含む。
本開示の幾つかの実施形態によれば、本量子鍵配送方法は、量子セキュリティ鍵サービスデバイスにより要求を受信する前に、量子セキュリティ鍵管理デバイスにより、閾値秘密共有メカニズムを使用することにより識別情報ベースシステム秘密鍵を複数のシステムサブ秘密鍵に分割することと、量子セキュリティ鍵管理デバイスにより、複数のシステムサブ秘密鍵を、対応する数の量子セキュリティ鍵配送デバイスと共有することとを更に含み得る。
本開示の別の態様は、別の量子鍵配送方法に関する。本量子鍵配送方法は、量子セキュリティ鍵管理デバイスにより、識別情報ベースシステム秘密鍵を複数のシステムサブ秘密鍵に分割することと、量子セキュリティ鍵管理デバイスにより、複数のシステムサブ秘密鍵を、対応する数の量子セキュリティ鍵配送デバイスに配送することと、量子セキュリティ鍵サービスデバイスにより、要求者の第１の量子セキュリティ鍵配送デバイスから、認証済み秘密鍵を取得する要求を受信することであって、要求は、少なくとも要求者の識別子情報を搬送する、受信することと、量子セキュリティ鍵サービスデバイスにより、要求を対応する数の量子セキュリティ鍵配送デバイスのうちの所定数の第２の量子セキュリティ鍵配送デバイスに転送することと、第１の量子セキュリティ鍵配送デバイスにより、要求者の識別子情報及び複数のシステムサブ秘密鍵に基づいて所定数の第２の量子セキュリティ鍵配送デバイスにより生成される複数の認証済みサブ秘密鍵を受信することと、要求者の第１の量子セキュリティ鍵配送デバイスにより、認証済みサブ秘密鍵に基づいて、識別情報ベース認証済み秘密鍵を再構築することとを含む。
本開示の幾つかの実施形態によれば、本量子鍵配送方法は、量子セキュリティ鍵管理デバイスにより、量子ノイズ源により生成される乱数、量子鍵配送システムの識別子情報、及びタイムスタンプ情報を使用することによりシステム秘密鍵を生成することを更に含み得る。
本開示の幾つかの実施形態によれば、量子セキュリティ鍵管理デバイスにより、識別情報ベースシステム秘密鍵を複数のシステムサブ秘密鍵に分割することは、ラグランジ補間に基づく閾値秘密共有メカニズムを使用することにより実施され得る。
本開示の幾つかの実施形態によれば、要求者の第１の量子セキュリティ鍵配送デバイスにより、認証済みサブ秘密鍵に基づいて識別情報ベース認証済み秘密鍵を再構築することは、ラグランジ補間に基づく閾値秘密共有メカニズムを使用することにより実施され得る。
本開示の別の態様は、量子鍵配送装置に関する。本装置は、要求者の第１の量子セキュリティ鍵配送デバイスから、認証済み秘密鍵を取得する要求を受信する秘密鍵要求受信ユニットであって、要求は、少なくとも要求者の識別子情報を搬送する、秘密鍵要求受信ユニットと、要求を所定数の第２の量子セキュリティ鍵配送デバイスに転送する秘密鍵要求転送ユニットと、要求者の識別情報及び複数のシステムサブ秘密鍵に基づいて複数の認証済みサブ秘密鍵を生成し、認証済みサブ秘密鍵を要求者の第１の量子セキュリティ鍵配送デバイスと共有する認証済みサブ秘密鍵共有ユニットと、認証済みサブ秘密鍵に基づいて、識別情報ベース認証済み秘密鍵を再構築する認証済み秘密鍵再構築ユニットとを含む。
本開示の別の態様は、１つ又は複数のプログラムを記憶する非一時的コンピュータ可読媒体に関する。１つ又は複数のプログラムは命令を含み、命令は、量子セキュリティ鍵サービスデバイス及び第１の量子セキュリティ鍵配送デバイスを含むコンピュータシステムにより実行されると、コンピュータシステムに、量子セキュリティ鍵サービスデバイスにより、要求者の第１の量子セキュリティ鍵配送デバイスから、認証済み秘密鍵を取得する要求を受信することであって、要求は、少なくとも要求者の識別子情報を搬送する、受信することと、量子セキュリティ鍵サービスデバイスにより、要求を所定数の第２の量子セキュリティ鍵配送デバイスに転送することと、要求者の第１の量子セキュリティ鍵配送デバイスにより、要求者の識別子情報及び複数のシステムサブ秘密鍵に基づいて所定数の第２の量子セキュリティ鍵配送デバイスにより生成される複数の認証済みサブ秘密鍵を受信することと、要求者の第１の量子セキュリティ鍵配送デバイスにより、認証済みサブ秘密鍵に基づいて、識別情報ベース認証済み秘密鍵を再構築することとを含む方法を実行させる。
本開示の別の態様は、１つ又は複数のプログラムを記憶する非一時的コンピュータ可読媒体に関する。１つ又は複数のプログラムは命令を含み、命令は、量子セキュリティ鍵管理デバイス、量子セキュリティ鍵サービスデバイス、及び第１の量子セキュリティ鍵配送デバイスを含むコンピュータシステムにより実行されると、コンピュータシステムに、量子セキュリティ鍵管理デバイスにより、システム秘密鍵を複数のシステムサブ秘密鍵に分割することと、量子セキュリティ鍵管理デバイスにより、複数のシステムサブ秘密鍵を、対応する数の量子セキュリティ鍵配送デバイスに配送することと、量子セキュリティ鍵サービスデバイスにより、要求者の第１の量子セキュリティ鍵配送デバイスからの認証済み秘密鍵を取得する要求を受信することであって、要求は、少なくとも要求者の識別子情報を搬送する、受信することと、量子セキュリティ鍵サービスデバイスにより、要求を対応する数の量子セキュリティ鍵配送デバイスのうちの所定数の第２の量子セキュリティ鍵配送デバイスに転送することと、第１の量子セキュリティ鍵配送デバイスにより、要求者の識別子情報及び複数のシステムサブ秘密鍵に基づいて所定数の第２の量子セキュリティ鍵配送デバイスにより生成される複数の認証済みサブ秘密鍵を受信することと、要求者の第１の量子セキュリティ鍵配送デバイスにより、認証済みサブ秘密鍵に基づいて、識別情報ベース認証済み秘密鍵を再構築することとを含む方法を実行させる。
本開示の追加の特徴及び利点が以下の詳細な説明に部分的に記載され、且つ部分的に説明から明らかになり、又は部分的に本開示の実施により学習され得る。本開示の特徴及び利点は、添付の特許請求の範囲において特に指定される要素及び組合せにより実現され取得される。
上記の概要及び以下の詳細な説明が単なる例示及び説明であり、特許請求の範囲に記載される本発明の限定ではないことを理解されたい。
図面の簡単な説明
添付図面は、本明細書の一部をなし、幾つかの実施形態を示し、説明と共に開示される原理を説明する役割を果たす。
従来技術による例示的なクラウド計算セキュア化鍵管理システムである。 例示的な実施形態による量子鍵配送システムの図示である。 別の例示的な実施形態による別の量子鍵配送システムの図示である。 更なる例示的な実施形態による量子鍵配送システムを示すブロック図である。 例示的な実施形態による量子鍵配送方法を示す流れ図である。 別の例示的な実施形態による量子鍵配送方法を示す流れ図である。 例示的な実施形態による量子鍵配送装置を示すブロック図である。
詳細な説明
これより、例が添付図面に示される例示的な実施形態を詳細に参照する。以下の説明は、異なる図面中の同じ番号が、別段のことが表される場合を除き、同じ又は同様の要素を表す添付図面を参照する。本発明による例示的な実施形態の以下の説明に記載される実装形態は、本発明による全ての実装形態を表すわけではない。その代わり、実装形態は、添付の特許請求の範囲に記載される本発明に関連する態様によるシステム及び方法の単なる例である。
本開示の幾つかの実施形態によれば、量子鍵配送システムが提供される。この例で提供される量子鍵配送システムは、量子セキュリティ鍵管理（以下、ＱＳＫＭと呼ぶ）デバイス、複数の量子セキュリティ鍵配送（以下、ＱＳＫＤと呼ぶ）デバイス、量子セキュリティ鍵サービス（以下、ＱＳＫＳと呼ぶ）デバイス、並びにセキュア化データ伝送のソースエンド及び宛先エンドとして使用されるデータデバイスを含む。ＱＳＫＭデバイスは、複数のＱＳＫＤデバイス及びＱＳＫＳデバイスと接続され、各ＱＳＫＤデバイスは、少なくとも、幾つかの他のＱＳＫＤデバイスと接続され、データデバイスは、少なくとも、１つのＱＳＫＤデバイスと接続される。ＱＳＫＭ、ＱＳＫＤ、及びＱＳＫＳデバイスは、１つ又は複数のプロセッサ及びメモリを有するコンピュータ又はサーバにより実施することができる。メモリは、プロセッサにより実行されると、後述する機能を実行する命令を記憶する非一時的コンピュータ可読記憶媒体であり得る。
幾つかの実施形態では、複数のＱＳＫＤデバイスのうちの１つ又は複数はＱＳＫＳデバイスを含み得る。換言すれば、ＱＳＫＤデバイス及びＱＳＫＳデバイスの機能は、１つの物理的デバイスに統合してもよく、異なる物理的デバイスによりそれぞれ実施されてもよい。
加えて、量子鍵の長距離伝送の要件を満たすために、量子鍵配送システムは、量子鍵を中継し、データを転送するように構成されたルーティングデバイスを更に含み得、それにより、ＱＳＫＭデバイス、ＱＳＫＤデバイス、及びＱＳＫＳデバイスは、ルーティングデバイスを通して相互接続することができる。
図２は、例示的な実施形態による量子鍵配送システムの図示である。この実施形態では、互いの予備の２つのＱＳＫＭデバイスが含まれ、ＱＳＫＤ及びＱＳＫＳの機能は、１つの物理的デバイス（ＱＳＫＤ／ＱＳＫＳにより表される）に統合され、ＱＳＫＭデバイス及びＱＳＫＤ／ＱＳＫＳデバイスは、ルーティングデバイスを通して互いに接続される。ＱＳＫＤ及びＱＳＫＳは、幾つかの例示的な実装形態では、１つの物理的デバイスに統合されるが、ＱＳＫＤ及びＱＳＫＳにより実施される機能は異なり得る。ＱＳＫＭデバイス、ＱＳＫＤデバイス及びＱＳＫＭデバイスの特定の機能並びに互いとの調整は機能分割の観点から説明される。
図３は、例示的な実施形態による別の量子鍵配送システムの図示である。この実施形態では、幾つかのＱＳＫＤデバイスは数人のクラウドユーザにより所有され、幾つかのＱＳＫＤデバイスは数人のクラウドユーザにより貸し出される。
図４は、例示的な実施形態による、図２及び図３に示される量子鍵配送システム１００を示すブロック図である。システム１００は幾つかの構成要素を含み、構成要素のうちの幾つかは任意選択的であり得る。システム１００は、ＱＳＫＭデバイス１０１、複数のＱＳＫＤデバイス１０２、ＱＳＫＳデバイス１０３、データデバイス１０４、及びルーティングデバイス１０５を含み、これらのデバイスは全てネットワーク１０６を通して接続される。複数のＱＳＫＤデバイス１０２は、第１のＱＳＫＤデバイス１１２及び複数の第２のＱＳＫＤデバイス１２２を含む。第１のＱＳＫＤデバイス及び複数の第２のＱＳＫＤデバイスは、構造的及び機能的に同様又は同一のデバイスであり得る。これらのＱＳＫＤデバイスのグループ分け／分類は説明を目的としたものである。
幾つかの実施形態では、ＱＳＫＤデバイス及びＱＳＫＳデバイスは、１つの物理的なデバイスに統合され、ＱＳＫＭデバイス及びＱＳＫＤ／ＱＳＫＳデバイスは、ルーティングデバイスを通して互いに接続される。幾つかの実施形態では、システム１００は２つのＱＳＫＭデバイスを含み、各ＱＳＫＭデバイスは他方のバックアップである。
幾つかの実施形態では、ＱＳＫＭデバイスは、量子鍵配送システムのマネージャであり、システムは、１つ又は複数のＱＳＫＭデバイスを含み、データ同期を達成し、且つシステムの集中管理を実現し得る。ＱＳＫＭデバイスは、閾値秘密共有メカニズムに従って識別情報ベースシステム秘密鍵を複数のシステムサブ秘密鍵に分割し、量子鍵合意に従って、複数のシステムサブ秘密鍵を、対応する数のＱＳＫＤデバイスにそれぞれ配送することを担当する。
幾つかの実施形態では、識別情報ベースシステム秘密鍵は、ＱＳＫＭデバイスにおいて予め設定され得るか、又はＱＳＫＭデバイスにより以下のように生成され得る。識別情報ベースシステム秘密鍵は、量子ノイズ源により生成される乱数、システムの識別子情報、及びタイムスタンプ情報に従って生成される。量子ノイズ源により生成される乱数が導入される理由は、量子ノイズのランダム特性を使用することによりシステム秘密鍵のセキュリティを増大させるためである。例えば、システム秘密鍵は、式１：

を通して生成することができ、式中、Ｓｒは、量子ノイズ源により生成される乱数であり、ＢＮＩＤは、システムの識別子情報であり、expire_timeは、タイムスタンプ情報であり、及びＳは、識別情報ベースシステム秘密鍵である。ＱＳＫＭデバイスは、システム秘密鍵（システム鍵とも呼ばれる）をシステム鍵データベースに記憶することができ、システム鍵データベースにはＱＳＫＭデバイスのみがアクセス可能である。
幾つかの実施形態では、ＱＳＫＭデバイスは、閾値秘密共有メカニズムに従って、予め設定されるか又は上述したように生成される識別情報ベースシステム秘密鍵を複数のシステムサブ秘密鍵に分割し、量子鍵合意に従って、複数のシステムサブ秘密鍵を、対応する数のＱＳＫＤデバイスにそれぞれ配送する。
幾つかの実施形態では、識別情報ベースシステム秘密鍵が複数（少なくとも２つ）の識別情報ベースシステムサブ秘密鍵に分割され、対応する数のＱＳＫＤデバイスに配送される理由は、鍵の配送管理を達成するためであり、第１のＱＳＫＤデバイス（又は任意の他のＱＳＫＤデバイス）が認証済み秘密鍵を取得することを求める場合、非集中的管理下の所定数のサブ秘密鍵が結合され得る。このようにして、鍵管理権の過度な集中化により生じる権力の乱用を回避することができ、したがって、管理者がユーザデータを取得し、悪意をもってユーザデータを漏洩する可能性を効率的に低減する。更に、鍵破損の場合、所定数のサブ秘密鍵を再取得し、鍵を再構築することも実現可能である。
幾つかの実施形態では、ＱＳＫＭデバイスは、閾値秘密共有メカニズムを使用することにより、システム秘密鍵を複数の識別情報ベースシステムサブ秘密鍵に分割する。閾値秘密共有メカニズムは、（ｎ，ｔ）閾値秘密共有メカニズムとして知られ、このメカニズムは以下のように定義される：秘密Ｓは、各メンバが秘密サブ（秘密Ｓの部分）を保持し、かつ以下の２つの条件が満たされるように、秘密共有アルゴリズムを通して共有するためにｎ個のメンバに配送される。
（１）ｔ以上である任意の数のメンバが、保持する秘密サブを用いて秘密Ｓを再構築することができ、
（２）ｔ未満の任意の数のメンバが、保持する秘密サブを用いて秘密Ｓを再構築することはできない。
上述した秘密共有メカニズムを実現する多くの方式、例えば、ラグランジ補間に基づく閾値秘密共有方式又は多次元空間に基づくブラックリー閾値秘密共有方式があり、各方式は、それ自体の秘密共有アルゴリズム及びそれに対応する秘密再構築アルゴリズムを有する。これらの方式は、秘密共有メカニズムとも呼ばれる。
幾つかの実施形態では、システムがｎ個のＱＳＫＤデバイスを含む場合、ＱＳＫＭデバイスは、予め設定されるｔ値に従ってシステム秘密鍵をｎ個のシステムサブ秘密鍵に分割することができる。
幾つかの実施形態では、ラグランジ補間に基づく閾値秘密共有メカニズムが使用される。ＱＳＫＭデバイスは、式２及び式３に示される秘密共有アルゴリズムを使用して、識別情報ベースシステム秘密鍵Ｓをｎ個のサブ秘密鍵Ｓｉに分割することができ、ここで、式２中の素数φは、秘密鍵管理に参加するＱＳＫＤデバイスの総数ｎよりも大きく、且つシステム秘密鍵Ｓを設定し得る最大値よりも大きく、α０＝ｈ（０）＝Ｓであり、αｔ−１、．．．、α１は、量子ノイズにより生成されるランダム係数であり、全ての係数は秘密に保たれるべきであり、ｎ個のサブ鍵シェアＳｉが生成された後、破壊されるべきである。
ｈ（ｘ）＝αｔ−１ｘｔ−１＋・・・＋α１ｘ＋α０ｍоｄφ −−−−−− 式２
Ｓｉ＝ｈ（ｘｉ）ｍоｄφｘｉ＝ｉ，ｉ＝１，．．．，ｎ −−−− 式３
この例では、識別情報ベースシステム秘密鍵は、ＱＳＫＤデバイスの数ｎに従って対応する数に分割され、幾つかの実施形態では、システム秘密鍵が複数のシステムサブ秘密鍵に分割される限り、鍵の分散管理を実現することもできる。
幾つかの実施形態では、ＱＳＫＭデバイスは、分割後、量子鍵合意に従って、複数のシステムサブ秘密鍵を、対応する数のＱＳＫＤデバイスにそれぞれ配送するように構成される。ＱＳＫＭが分割を通してｎ個のシステムサブ秘密鍵Ｓ１、Ｓ２、．．．、Ｓｎを取得する場合、ＱＳＫＭは、量子鍵合意、例えばＢＢ８４プロトコルに従ってＳ１、Ｓ２、．．．、ＳｎをＱＳＫＤ１、ＱＳＫＤ２、．．．、ＱＳＫＤｎとそれぞれ共有する。
幾つかの実施形態では、光損失及びビットエラーレートを考慮して、ＱＳＫＭデバイス及びＱＳＫＤデバイスが各システムサブ秘密鍵を正確に共有し得ることを保証するために、Ｓ１、Ｓ２、．．．、Ｓｎが鍵合意のために量子状態に変換される場合、冗長送信又はオンデマンド再送信の量子鍵合意を使用することができる。
冗長送信は、特定の割合にわたり同じビットを送信すること、すなわち、同じビットを複数回送信することを指し、ここで、割合は、ビットエラーレート、送信距離、損失率、及び他の要因に基づいて決定することができ、オンデマンド再送信は、受信デバイスが、同期メカニズムを通して受信されていない光子がある（例えば、減衰に起因して有効検出を実行することができない）か否かを知ることができ、従来のチャネルの測定ベースを比較することにより、受信された量子状態のいずれが悪いかを判断し得ることを指す。受信デバイスは、非受信及び悪い量子状態情報をＱＳＫＭデバイスに送信することができ、それにより、ＱＳＫＭデバイスは、受信デバイスの要求に従って１回又は複数回にわたり特定の量子状態を繰り返し送信することができる。上記２つの方法を使用することにより、受信デバイスは、同じビットを複数回にわたって成功裏に受信し得、この状況では１ビットを保持することができる。
幾つかの実施形態では、ＱＳＫＭデバイス及び各ＱＳＫＤデバイスが各システムサブ秘密鍵を正確に共有し得ることを方法が保証することができる限り、量子鍵合意の別の方法を使用することも可能である。
幾つかの実施形態では、システムのマネージャとして、ＱＳＫＭデバイスは、システムの各デバイスと通信して、必要な管理機能を実現する必要がある。データ伝送のセキュリティを増大させ、マネージャの識別情報についてシステム内のデバイスの検証を促進するために、ＱＳＫＭデバイスは、量子ノイズ源により生成される乱数、識別子情報、及びタイムスタンプ情報に使用することにより、その識別情報ベース秘密鍵及び対応する署名証明書を生成するように更に構成され得る。証明書は、ＱＳＫＭの識別子情報（例えば、ＱＳＫＭデバイスのＩＤ）と、その秘密鍵を使用する署名情報とを含む。例えば、システムは、式４

を使用することにより、ＱＳＫＭの識別情報ベース秘密鍵を生成し得、式中、ＱＳＫＭＩＤは、ＱＳＫＭの識別子情報であり、ＱＳＫＭｒは、量子ノイズ源を使用することにより、ＱＳＫＭにより生成される乱数であり、expire_timeは、タイムスタンプ情報であり、ＱＳＫＭＰＫは、ＱＳＫＭの識別情報ベース秘密鍵である。
ＱＳＫＭデバイスは、識別情報ベース秘密鍵及び対応する署名証明書をそれ自体の鍵／証明書データベースに記憶することができる。この例は識別情報ベース公開鍵暗号化技術を使用するため、識別子情報（例えば、ＩＤ）及び証明書は、全ネットワークを通してオープンであるが、識別情報ベース秘密鍵は機密であり、一般に、秘密鍵を生成又は所有するデバイス又はユーザ、及び認可デバイスがアクセス可能である。
加えて、管理を促進し、セキュア化データを送信するための識別情報ベース秘密鍵の生成を可能にするために、量子鍵配送システム内のデバイスは、他のデバイスから区別することができる識別子情報（例えば、ＩＤ）を有することができ、識別子情報は、各デバイスで予め設定され得、システム内のマネージャＱＳＫＭにより均一に割り当てられ且つ管理され得る。一実施形態では、ＱＳＫＭデバイスは、ＱＳＫＤデバイス又はＱＳＫＳデバイスから受信される登録要求に従って、ＱＳＫＤデバイス又はＱＳＫＳデバイスの識別子情報を生成し、識別子情報を対応するデバイスに発行するように更に構成される。ＱＳＫＤデバイス及びＱＳＫＳデバイスが同じ物理的デバイスに統合される場合、ＱＳＫＭは、１つのＩＤをＱＳＫＤデバイス及びＱＳＫＳデバイスに発行してもよく、２つのＩＤをＱＳＫＤデバイス及びＱＳＫＳデバイスにそれぞれ発行してもよい。
幾つかの実施形態では、システム内のＱＳＫＳデバイスの１つの主機能は、認証済み秘密鍵を取得する要求を、転送することである。システム内のデータデバイスが、データ暗号記憶又はセキュア化データ送信を実行することを意図する場合、それに接続されたＱＳＫＤデバイス（例えば、例示を目的として、これを第１のＱＳＫＤデバイスと呼ぶ）は、認証済み秘密鍵を取得する要求を、ＱＳＫＳデバイスに送信することができる。要求は、第１のＱＳＫＤデバイスの識別子情報（例えば、ＩＤ）を搬送することができ、ＱＳＫＳデバイスは、要求を所定数のＱＳＫＤデバイス（例えば、例示を目的として、これらを第２のＱＳＫＤデバイスと呼ぶ）に転送する。例えば、（ｎ，ｔ）閾値メカニズムを使用することにより、システム秘密鍵は、ｎ個のＱＳＫＤデバイスにより共有され、ＱＳＫＳデバイスは、認証済み秘密鍵を取得する要求を、ｎ個のＱＳＫＤデバイスのうちの任意のｔ個のデバイスに転送する。ｔ個のＱＳＫＤデバイス（すなわち、第２のＱＳＫＤデバイス）及び要求者（すなわち、第１のＱＳＫＤデバイス）は、互いに直接接続されるか、又は量子鍵リレー機能を有するルーティングデバイスを通して互いに接続される。
幾つかの実施形態では、第１のＱＳＫＤデバイスは、ｔ個の第２のＱＳＫＤデバイスから、量子鍵合意に従って複数のシステムサブ秘密鍵に従って生成された識別情報ベース認証済みサブ秘密鍵を取得し、閾値秘密共有メカニズムを使用することにより識別情報ベース認証済み秘密鍵を再構築するように構成される。
幾つかの実施形態では、ＱＳＫＤデバイスが認証済み秘密鍵の要求者ではない場合、ＱＳＫＤデバイス（すなわち、第２のＱＳＫＤデバイス）は、ＱＳＫＳデバイスにより転送された認証済み秘密鍵を取得する要求を受信した後、認証済み秘密鍵の要求者の識別子情報、タイムスタンプ情報、及びＱＳＫＭデバイスがそれに配送するシステムサブ秘密鍵に従って識別情報ベース認証済みサブ秘密鍵を生成する。例えば、識別情報ベース認証済みサブ秘密鍵は、式５を使用することにより生成することができ、式中、

（ｒの値は１〜ｔの範囲内）は、システムサブ秘密鍵であり、ＵＩＤは、認証済み秘密鍵の要求者として機能する第１のＱＳＫＤデバイスの識別子情報であり、expire_timeは、タイムスタンプ情報であり、Ｓｕｒは、要求者の識別子情報に基づいた識別情報ベース認証済みサブ秘密鍵である。
幾つかの実施形態では、ＱＳＫＤデバイスが認証済み秘密鍵の要求者（すなわち、第１のＱＳＫＤデバイス）である場合、ＱＳＫＤデバイスは、他のＱＳＫＤデバイスから、量子鍵合意に従って所定数（例えば、ｔ個）の識別情報ベース認証済みサブ秘密鍵を取得し、閾値秘密共有メカニズムを使用することにより識別情報ベース認証済み秘密鍵を再構築するように構成される。要求者の識別子情報及び第１のＱＳＫＤデバイスの識別子情報は、この用途で交換可能に使用される。要求者の識別子情報及び第１のＱＳＫＤデバイスの識別子情報は同じであってもよく、又は異なってもよい。異なる場合、この用途での目的で交換可能である。
幾つかの実施形態では、ｔ個の第２のＱＳＫＤデバイスは、上述したように要求者の識別情報に基づいて認証済みサブ秘密鍵を生成した後、量子鍵合意に従って認証済みサブ秘密鍵を要求者（すなわち、第１のＱＳＫＤデバイス）とそれぞれ共有し、それにより、要求者は、ｔ個の識別情報ベースシステムサブ秘密鍵を取得する。冗長送信又はオンデマンド再送信を使用して、第２のＱＳＫＤデバイスが第１のＱＳＫＤデバイスと生成された認証済みサブ秘密鍵を正確に共有することを保証することも実現可能である。
幾つかの実施形態では、第１のＱＳＫＤデバイスが識別情報ベース認証済み秘密鍵を再構築する場合、識別情報ベースシステム秘密鍵を分割するためにＱＳＫＭデバイスにより使用される秘密共有アルゴリズムに対応する秘密再構築アルゴリズムが採用される。一例では、ＱＳＫＭは、ラグランジ補間に基づく閾値秘密共有メカニズムの秘密共有アルゴリズムを採用し、それに対応して、要求者（すなわち、第１のＱＳＫＤデバイス）は、ラグランジ補間に基づく閾値秘密共有メカニズムの再構築アルゴリズムを採用して、識別情報ベース認証済み秘密鍵を再構築する。
幾つかの実施形態では、任意のｔ個のポイントの座標、すなわち、（ｘｉ１，Ｓｕ１）、（ｘｉ２，Ｓｕ２），．．．，（ｘｉｔ，Ｓｕｔ）を知ることと等しい、ｔ個の第２のＱＳＫＤデバイスから取得されたｔ個のＳｕｒに従って、ラグランジ補間式及び再構築された認証済み秘密鍵Ｓｕ＝ｆ（０）を使用することにより、対応するｆ（ｘ）を得ることができる。上記原理に基づいて、式６及び式７を使用することにより、再構築された識別情報ベース認証済み秘密鍵Ｓｕを得ることができる。

要求者（すなわち、第１のＱＳＫＤデバイス）は、再構築された認証済み秘密鍵に従って識別情報ベース署名証明書を生成するように更に構成することができ、それにより、要求者は、識別情報ベース認証済み秘密鍵及び証明書を取得する。
幾つかの実施形態では、ＱＳＫＳデバイスと同様に、ＱＳＫＤデバイス及びＱＳＫＭデバイスは、システム内部の管理需要により互いに通信することができ、通信のセキュリティを保証するために、ＱＳＫＳデバイス及びＱＳＫＤデバイスもそれら自体の識別情報ベース秘密鍵を生成することができる。
幾つかの実施形態では、ＱＳＫＤデバイス及びＱＳＫＳデバイスは、量子鍵合意に従って、量子ノイズ源により生成される乱数及びＱＳＫＭデバイスからのタイムスタンプ情報を取得し、上記情報及びそれら自体の識別子情報に従って識別情報ベース秘密鍵を生成するように更に構成される。例えば、ＱＳＫＤデバイス及びＱＳＫＳデバイスは、式８を使用することによりそれら自体の識別情報ベース秘密鍵を生成することができ、式中、Ｕｒは、量子ノイズ源を使用することによりＱＳＫＤデバイス又はＱＳＫＳデバイスに向けてＱＳＫＭデバイスにより生成される乱数であり、expire_timeは、タイムスタンプ情報であり、ＵＩＤは、ＱＳＫＤデバイス又はＱＳＫＳデバイスの識別子情報（例えば、ＩＤ）であり、ここで、識別子情報は予め設定されてもよく、又はＱＳＫＭデバイスによりそれに対して発行されてもよい。
幾つかの実施形態では、ＱＳＫＭデバイスは、式８を使用することによりＱＳＫＤデバイス又はＱＳＫＳデバイスのＵＰｋを計算することもでき、ＱＳＫＭデバイスにより、ＵＰｋをＱＳＫＭデバイスと、ＱＳＫＤデバイス又はＱＳＫＳデバイスとの間の共有鍵として使用して、それらの間でセキュア化データ伝送を実行することも実現可能である。
幾つかの実施形態では、量子鍵配送システムは、クラウドバックボーンネットワーク（データセンタ）及びクラウドユーザを含むクラウドネットワークアーキテクチャに適用される。
例えば、量子鍵配送システムは、クラウドバックボーンネットワーク（例えば、クラウド計算データセンタ）で展開することができ、データデバイスは、クラウド計算データセンタのサーバを指し、システム内部のＱＳＫＭデバイスは、複数のシステムサブ秘密鍵をシステム内部のＱＳＫＤデバイスに事前に配送することができる。クラウド計算データセンタの特定のサーバが、データ記憶又は送信前に識別情報ベース認証済み秘密鍵を取得する必要がある場合、それと接続されたＱＳＫＤデバイスは、他のＱＳＫＤデバイスから所定数の識別情報ベース認証済みサブ秘密鍵を取得し、閾値秘密共有メカニズムを使用することにより識別情報ベース認証済み秘密鍵を再構築し、署名証明書を生成することができる。
別の例では、システムは、システムにアクセスするクラウドユーザを更に含み、クラウドユーザは、自らのＱＳＫＤデバイスを有してもよく、又はシステム内のＱＳＫＤデバイスを借りてもよい。
ＱＳＫＤデバイスを有するクラウドユーザの場合、ユーザのＱＳＫＤデバイスは、クラウド計算データセンタの１つのルーティングデバイスと接続される。クラウドユーザのＱＳＫＤデバイスは、認証済み秘密鍵を取得する要求をクラウド計算データセンタのＱＳＫＳデバイスに送信し、量子鍵合意に基づいて、クラウド計算センタのＱＳＫＤデバイスから所定数の識別情報ベース認証済みサブ秘密鍵を取得し、閾値秘密共有メカニズムを使用することにより識別情報ベース認証済み秘密鍵を再構築し、識別情報ベース署名証明書を生成するように構成される。
クラウドユーザのＱＳＫＤデバイスが、認証済み秘密鍵を取得する要求をクラウド計算データセンタのＱＳＫＳデバイスに送信する場合である。要求は、ＱＳＫＤデバイス、及び／又は、ＱＳＫＤデバイスを使用するクラウドユーザの識別子情報を搬送することができる。識別子情報は、クラウド計算データセンタのＱＳＫＭデバイスに登録してもよく、又はＱＳＫＭデバイスにより発行されてもよい。
クラウド計算データセンタのＱＳＫＤデバイスを借りるクラウドユーザの場合、認証済み秘密鍵を取得する要求は、クラウド計算データセンタのＱＳＫＳデバイスに送信することができる。ＱＳＫＳデバイスは、ＱＳＫＳデバイスと接続された所定数のＱＳＫＤデバイスに要求を転送するように構成される。ＱＳＫＤデバイスは、量子鍵合意に従って、識別情報ベース認証済みサブ秘密鍵を、借りられたＱＳＫＤデバイスと共有する。次に、借りられたＱＳＫＤデバイスは、識別情報ベース認証済み秘密鍵を再構築する。ＱＳＫＤデバイスは、識別情報ベース署名証明書を生成することもできる。ＱＳＫＤデバイスは、鍵及び証明書をローカルに記憶して、クラウドユーザがアクセスし使用できるようにし得る。ＱＳＫＤデバイスを有するクラウドユーザと同様に、ＱＳＫＤデバイスを借りたクラウドユーザの識別子情報は、クラウド計算データセンタのＱＳＫＭデバイスにより発行することができる。
幾つかの実施形態では、量子鍵配送技術を閾値秘密共有メカニズムと組み合わせることにより提供される量子鍵配送システムは、従来の暗号化が破られるリスクを効率的に低減することができるのみならず、鍵に関する分散管理に起因して管理権を非集中化することもでき、それにより、管理者がユーザデータを取得し、悪意をもって漏洩する可能性を効率的に低減し、ユーザデータのセキュリティを更に保証する。特にシステムがクラウド計算環境に適用される場合、ユーザ秘密鍵が分散してクラウドバックボーンネットワークにより生成され、最終的にユーザのＱＳＫＤデバイス又はユーザが信頼するＱＳＫＤデバイスにより合成されるため、クラウドプロバイダに対するクラウドユーザの信頼問題を解決することができ、ユーザデータの暗号化された鍵が失われた後において、鍵をクラウドバックボーンネットワークから検索して、ユーザデータを復元することができる。
図５は、例示的な実施形態による量子鍵配送方法２００を示す流れ図である。幾つかのステップは任意選択的であり得る。
ステップ２０１において、ＱＳＫＳデバイスは、要求者のＱＳＫＤデバイス（例えば、例示を目的として、第１のＱＳＫＤデバイスと呼ぶ）から、認証済み秘密鍵を取得する要求を受信し、要求は、第１のＱＳＫＤデバイス又は要求者の識別子情報を搬送する（この例では、要求者を仮定する）。
ステップ２０２において、ＱＳＫＳデバイスは、要求を所定数のＱＳＫＤデバイス（例えば、例示を目的として、第２のＱＳＫＤデバイスと呼ぶ）に転送する。
ステップ２０３において、所定数の第２のＱＳＫＤデバイスは、要求者の識別子情報に基づいて、複数のシステムサブ秘密鍵から複数の認証済みサブ秘密鍵を生成する。
幾つかの実施形態では、第２のＱＳＫＤデバイスは、ＱＳＫＳデバイスにより転送された要求を受信した後、最初に、ＱＳＫＤデバイスを通して要求者の識別情報の正当性を検証し、要求者が識別情報検証に合格しない場合、方法の実行を終了する。第２のＱＳＫＤデバイスは、要求者の識別子情報、予め取得したシステムサブ秘密鍵、及びタイムスタンプ情報に従って認証済みサブ秘密鍵を生成する。例えば、認証済みサブ秘密鍵は、以下の式を使用することにより生成される。

式中、

は、初期化段階にＱＳＫＤデバイスにより取得されるシステムサブ秘密鍵であり、ＵＩＤは、要求者の識別子情報であり、expire_timeは、タイムスタンプ情報であり、Ｓｕｒは、要求者の識別子情報に基づいた識別情報ベース認証済みサブ秘密鍵である。
ステップ２０４において、所定数の第２のＱＳＫＤデバイスは、量子鍵合意に従って、認証済みサブ秘密鍵を要求者の第１のＱＳＫＤデバイスと共有する。量子鍵合意は、冗長送信合意であってもよく、又はオンデマンド再送信合意であってもよい。
ステップ２０５において、要求者の第１のＱＳＫＤデバイスは、取得した認証済みサブ秘密鍵に従って、閾値秘密共有メカニズムを使用することにより識別情報ベース認証済み秘密鍵を再構築する。
例えば、第１のＱＳＫＤデバイスは、ラグランジ補間に基づく閾値秘密共有メカニズムの再構築アルゴリズムを使用することにより、識別情報ベース認証済み秘密鍵を再構築し、識別情報ベース認証済み秘密鍵に従って識別情報ベース署名証明書を生成することができる。
幾つかの実施形態では、上記例に記載される量子鍵配送方法は、クラウド計算ネットワークに適用して、クラウド計算環境での鍵セキュリティ問題、クラウドプロバイダについてのクラウドユーザの信頼問題、クラウド内部の悪意のある管理者の問題、及び鍵破損又は損失の問題を解決することができる。方法は、クラウド計算データセンタ（すなわち、クラウドバックボーンネットワーク）に適用することができる。例えば、認証済み秘密鍵を取得する要求は、クラウドデータセンタサーバと接続されたＱＳＫＤデバイスにより開始することができ、要求はＱＳＫＤデバイスの識別子情報を搬送する。ＱＳＫＤデバイスは、所定数の認証済みサブ秘密鍵を他のＱＳＫＤデバイスから取得し、閾値秘密共有メカニズムを使用することにより識別情報ベース認証済み秘密鍵を再構築する。
幾つかの実施形態では、システムは、システムにアクセスするクラウドユーザを更に含むことができ、クラウドユーザは、自らのＱＳＫＤデバイスを有してもよく、又はシステム内のＱＳＫＤデバイスを借りてもよい。ＱＳＫＤデバイスを有するクラウドユーザが認証済み秘密鍵を取得する必要がある場合、クラウドユーザは、自らのＱＳＫＤデバイスを通して登録要求をクラウド計算データセンタのＱＳＫＭデバイスに送信することができ、ＱＳＫＭデバイスは、受信した要求に従って、ＱＳＫＤデバイス又はクラウドユーザの対応する識別子情報を生成し配送する。次に、クラウドユーザは、そのデータ暗号化要求に従って、クラウドユーザのＱＳＫＤデバイスを通して、クラウド計算データセンタへの認証済み秘密鍵取得要求を開始することができる。要求は、上述した取得済み識別子情報を搬送することができる。クラウドユーザのＱＳＫＤデバイスは、所定数の認証済みサブ秘密鍵をクラウド計算データセンタのＱＳＫＤデバイスから受信し、閾値秘密共有メカニズムを使用することにより識別情報ベース認証済み秘密鍵を再構築することができる。クラウドユーザのＱＳＫＤデバイスは、識別情報ベース署名証明書を生成することもできる。
幾つかの実施形態では、クラウド計算データセンタのＱＳＫＤデバイスを借りるクラウドユーザが認証済み秘密鍵を取得する必要がある場合、クラウドユーザは、最初に登録要求をクラウド計算データセンタのＱＳＫＭデバイスに送信することができ、ＱＳＫＭデバイスは、対応する識別子情報を生成し、クラウドユーザに配送する。次に、クラウドユーザは、そのデータ暗号化要求に従って、認証済み秘密鍵を取得する要求をクラウド計算データセンタに対して開始することができる。要求は、上述した取得済み識別子情報を搬送することができる。クラウドユーザが借りたＱＳＫＤデバイスは、クラウド計算データセンタから取得した所定数の認証済みサブ秘密鍵に従って、閾値秘密共有メカニズムを使用することによりクラウドユーザの識別子情報に基づいて認証済み秘密鍵を再構築し、対応する署名証明書を生成し、生成された認証済み秘密鍵及び署名証明書をローカルに記憶して、賃借人として機能するクラウドユーザがアクセスし使用できるようにする。
図６は、別の例示的な実施形態による量子鍵配送方法３００を示す流れ図である。ステップの幾つかは任意選択的であり得る。方法３００のステップは事前に実施され得、図５のステップ２０１に繋がり得る。
ステップ３０１において、ＱＳＫＭデバイスはシステム秘密鍵を生成する。
幾つかの実施形態では、システム秘密鍵は、予め設定されてもよく、量子ノイズ源により生成される乱数、システムの識別子情報、及びタイムスタンプ情報に従ってこのステップを実行するＱＳＫＭデバイスにより生成されてもよい。例えば、ＱＳＫＭデバイスは、以下の式を使用することによりシステム秘密鍵を生成することができる。

式中、Ｓｒは、量子ノイズ源により生成される乱数であり、ＢＮＩＤは、システムの識別子情報であり、expire_timeは、タイムスタンプ情報であり、Ｓは、識別情報ベースシステム秘密鍵である。
ステップ３０２において、ＱＳＫＭデバイスは、識別情報ベースシステム秘密鍵を複数のシステムサブ秘密鍵、すなわち、図５のステップ２０３における複数のシステムサブ秘密鍵に分割する。
ＱＳＫＭデバイスは、閾値秘密共有メカニズムに従って、識別情報ベースシステム秘密鍵を複数のシステムサブ秘密鍵に分割する。例えば、分割は、ラグランジ補間に基づく閾値秘密共有メカニズムの秘密共有アルゴリズムを使用することにより実行される。
ステップ３０３において、ＱＳＫＭデバイスは、複数のシステムサブ秘密鍵を、対応する数の第２のＱＳＫＤデバイスと共有する。
幾つかの実施形態では、システム秘密鍵が複数のシステムサブ秘密鍵に分割された後、ＱＳＫＭデバイスは、量子鍵合意に従って、複数のシステムサブ秘密鍵を、対応する数の第２のＱＳＫＤデバイスとそれぞれ共有する。幾つかの実施形態では、量子鍵合意は、冗長送信合意であってもよく、又はオンデマンド再送信合意であってもよい。
幾つかの実施形態では、初期化段階において、上記基本処理を完了することに加えて、システム内の各デバイスは、以下の初期化動作を更に実行することができる：
ＱＳＫＭデバイスにより、量子ノイズ源により生成される乱数、ＱＳＫＭデバイスの識別子情報、及びタイムスタンプ情報を使用することにより、識別情報ベース秘密鍵及び対応する署名証明書を生成すること、
ＱＳＫＭデバイスにより、第１のＱＳＫＤデバイス又はＱＳＫＳデバイスからの登録要求を受信し、登録要求を開始するデバイスの対応する識別子情報を生成及び配送すること、並びに
ＱＳＫＭデバイスにより、量子鍵合意に従って、量子ノイズ源により生成される乱数及びタイムスタンプ情報を、登録要求を開始する第１のＱＳＫＤデバイス又はＱＳＫＳデバイスと共有し、登録要求を開始する第１のＱＳＫＤデバイス又はＱＳＫＳデバイスにより、取得された識別子情報、乱数、及びタイムスタンプ情報に従って識別情報ベース秘密鍵を生成すること。幾つかの実施形態では、初期化段階での上述したプロセスは、幾つかの他の又は全てのＱＳＫＤデバイス及びＱＳＫＳデバイスに適用することができる。
幾つかの実施形態では、上述した初期化プロセスは、１回のみ実行してもよく、又はセキュリティのために定期的に実行してもよい。初期化動作が完了した後、識別情報ベース認証済み秘密鍵を取得する必要がある要求者（例えば、第１のＱＳＫＤデバイス）は、上述した方法を用いて認証済み秘密鍵を取得することができる。このステップにおいて、ＱＳＫＳデバイスは、認証済み秘密鍵を取得する要求を受信し、要求は、少なくとも要求者の識別子情報を搬送する。例えば、要求が第１のＱＳＫＤデバイスにより送信される場合、要求は第１のＱＳＫＤデバイスのＩＤを搬送する。
図７は、例示的な実施形態による量子鍵配送装置４００を示すブロック図である。この例の量子鍵配送装置は、秘密鍵取得要求受信ユニット４０１、秘密鍵取得要求転送ユニット４０２、１つ又は複数の認証済みサブ秘密鍵共有ユニット４０３、及び認証済み秘密鍵再構築ユニット４０４を含む。
秘密鍵取得要求受信ユニット４０１は、認証済み秘密鍵を取得する要求を受信するように構成され得る。要求は、少なくとも要求者の識別子情報を搬送し得る。秘密鍵取得要求転送ユニット４０２は、要求を所定数の量子セキュリティ鍵配送デバイスに転送するように構成され得る。認証済みサブ秘密鍵共有ユニット４０３は、予め取得されるシステムサブ秘密鍵に従って、要求者の識別子情報に基づいて認証済みサブ秘密鍵を生成し、量子鍵合意に従って、認証済みサブ秘密鍵を要求者の量子セキュリティ鍵配送デバイスと共有するように構成され得る。システムサブ秘密鍵は、閾値秘密共有メカニズムを使用することにより、システム秘密鍵を分割することを通して取得され得る。認証済み秘密鍵再構築ユニット４０４は、取得された所定数の認証済みサブ秘密鍵に従って、閾値秘密共有メカニズムを使用することにより識別情報ベース認証済み秘密鍵を再構築するように構成され得る。
秘密鍵取得要求受信ユニット４０１及び秘密鍵取得要求転送ユニット４０２は、ＱＳＫＳデバイスに属し得る。１つ又は複数の認証済みサブ秘密鍵共有ユニット４０３は、１つ又は複数のＱＳＫＤデバイスに属し得る。認証済み秘密鍵再構築ユニット４０４は、認証済み秘密鍵要求者のＱＳＫＤデバイスに属し得る。
幾つかの実施形態では、装置４００は、閾値秘密共有メカニズムに従って識別情報ベースシステム秘密鍵を複数のシステムサブ秘密鍵に分割するように構成されるシステムサブ秘密鍵分割ユニットを含むこともできる。装置４００は、量子鍵合意に従って、複数のシステムサブ秘密鍵を対応する数のＱＳＫＤデバイスと共有するように構成されるシステムサブ秘密鍵共有ユニットを含むこともできる。システムサブ秘密鍵分割ユニット及びシステムサブ秘密鍵共有ユニットは、ＱＳＫＭデバイスに属し得る。
幾つかの実施形態では、認証済みサブ秘密鍵共有ユニット及びシステムサブ秘密鍵共有ユニットにより採用される量子鍵合意は、冗長送信又はオンデマンド再送信の量子鍵合意であり得る。
幾つかの実施形態では、システムサブ秘密鍵分割ユニットは、システム秘密鍵生成サブユニットを更に含み得、このサブユニットは、量子ノイズ源により生成される乱数、システムの識別子情報、及びタイムスタンプ情報に従ってシステム秘密鍵を生成するように構成される。
幾つかの実施形態では、システム秘密鍵生成サブユニットは、以下の式を使用することにより、システム秘密鍵を生成するように更に構成される。

式中、Ｓｒは、量子ノイズ源により生成される乱数であり、ＢＮＩＤは、システムの識別子情報であり、expire_timeは、タイムスタンプ情報であり、Ｓは、識別情報ベースシステム秘密鍵である。
幾つかの実施形態では、装置４００は秘密鍵管理ユニットを更に含むことができ、秘密鍵管理ユニットは、秘密鍵要求受信ユニットが要求を受信する前に、量子ノイズ源により生成される乱数、識別子情報、及びタイムスタンプ情報を使用することにより識別情報ベース秘密鍵及び対応する署名証明書を生成する。
幾つかの実施形態では、装置４００は、以下のユニットを更に含み得、これらのユニットはＱＳＫＭデバイスに含めることができる：
秘密鍵取得要求受信ユニット４０１がトリガーされる前に、登録要求をＱＳＫＤデバイス又はＱＳＫＳデバイスから受信するように構成される、登録要求受信ユニット、
登録要求を開始するデバイスの対応する識別子情報を生成及び配送するように構成される、識別情報配送ユニット、及び
量子鍵合意に従って、量子ノイズ源により生成される乱数及びタイムスタンプ情報を、登録要求を開始するデバイスと共有するように構成される、識別共有ユニット。
幾つかの実施形態では、例示的なＱＳＫＤデバイスは、要求を開始することができ（すなわち、要求者であり得）、そして、取得した識別子情報、乱数、及びタイムスタンプ情報に従って識別情報ベース秘密鍵を生成するように構成される要求者秘密鍵生成ユニットを含み得る。
幾つかの実施形態では、装置４００は、認証済みサブ秘密鍵共有ユニットがトリガーされる前に、ＱＳＫＭデバイスを通して要求者の識別情報の正当性を検証し、要求者が識別情報検証に合格しない場合、装置の動作を終了させるように構成される識別情報検証ユニットを更に含み得る。
幾つかの実施形態では、認証済みサブ秘密鍵共有ユニットは、要求者の識別子情報、予め取得されるシステムサブ秘密鍵、及びタイムスタンプ情報に従って、要求者の識別情報に基づいて認証済みサブ秘密鍵を生成するように更に構成され得る。
幾つかの実施形態では、認証済みサブ秘密鍵共有ユニットは、以下の式を使用することにより、要求者の識別情報に基づいて認証済みサブ秘密鍵を生成するように更に構成され得る。

式中、

は、システムサブ秘密鍵であり、ＵＩＤは、要求者の識別子情報であり、expire_timeは、タイムスタンプであり、Ｓｕｒは、要求者の識別情報ベース認証済みサブ秘密鍵である。
幾つかの実施形態では、システムサブ秘密鍵分割ユニットは、ラグランジ補間に基づく閾値秘密共有メカニズムの秘密共有アルゴリズムを使用することにより、システム秘密鍵に基づいて得られたシステムサブ秘密鍵を分割するように更に構成され得、それに対応して、認証済み秘密鍵再構築ユニットは、ラグランジ補間に基づく閾値秘密共有メカニズムの再構築アルゴリズムを使用することにより、識別情報ベース認証済み秘密鍵を再構築するように更に構成され得る。
幾つかの実施形態では、装置４００は署名証明書生成ユニットを更に含み得、このユニットは、認証済み秘密鍵再構築ユニットが識別情報ベース認証済み秘密鍵を再構築した後、再構築された識別情報ベース認証済み秘密鍵に従って識別情報ベース署名証明書を生成するように構成される。
当業者に理解されるように、本開示の実施形態は、方法、システム、又はコンピュータプログラム製品として実施され得る。したがって、本開示の実施形態は、全体的にハードウェアの実施形態、全体的にソフトウェアの実施形態、又はソフトウェアとハードウェアとを組み合わせた実施形態の形態をとり得る。更に、本開示の実施形態は、コンピュータ利用可能プログラムコードを含む１つ又は複数のコンピュータ利用可能記憶媒体（磁気ディスクメモリ、ＣＤ−ＲＯＭ、光学メモリ等を含むが、これらに限定されない）で具現されるコンピュータプログラム製品の形態をとり得る。
本開示の実施形態について本開示の実施形態による方法、デバイス（システム）、及びコンピュータプログラム製品の流れ図及び／又はブロック図を参照して説明する。流れ図及び／又はブロック図の各フロー及び／又はブロック並びに流れ図及び／又はブロック図内のフロー及び／又はブロックの組合せが、コンピュータプログラム命令により実施可能であることが理解される。これらのコンピュータプログラム命令は、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、組み込みプロセッサ、又は他のプログラマブルデータ処理デバイスのプロセッサに提供されて、マシンを生成し得、それにより、命令は、コンピュータのプロセッサ又は他のプログラマブルデータ処理デバイスを介して実行され、流れ図内の１つ又は複数のフロー及び／又はブロック図内の１つ又は複数のブロックにおいて指定される機能を実施する手段を生み出す。
これらのコンピュータプログラム命令はコンピュータ可読メモリに記憶することもでき、コンピュータ可読メモリは、コンピュータ又は他のプログラマブルデータ処理デバイスに対し、コンピュータ可読メモリに記憶された命令が、流れ図内の１つ又は複数のフロー及び／又はブロック図内の１つ又は複数のブロックにおいて指定される機能を実施する命令手段を含む製品を生成するような特定の様式で機能するように指示することができる。
これらのコンピュータプログラム命令は、コンピュータ又は他のプログラマブルデータ処理デバイスにロードして、一連の動作ステップをコンピュータ又は他のプログラマブルデバイスで実行させて、コンピュータ又は他のプログラマブルデバイスで実行された命令が、流れ図内の１つ又は複数のフロー及び／又はブロック図内の１つ又は複数のブロックにおいて指定される機能を実施するステップを提供するような、コンピュータにより実施される処理を生成することもできる。
典型的な構成では、コンピュータデバイスは、１つ又は複数の中央演算処理装置（ＣＰＵ）、入力／出力インタフェース、ネットワークインタフェース、及びメモリを含む。メモリは、揮発性メモリ、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び／又は読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）又はコンピュータ可読媒体内のフラッシュＲＡＭ等の不揮発性メモリ等の形態を含み得る。メモリは、コンピュータ可読媒体の例である。
コンピュータ可読記憶媒体とは、プロセッサにより可読の情報又はデータを記憶し得る任意のタイプの物理的メモリを指す。したがって、コンピュータ可読記憶媒体は、プロセッサに本明細書に記載される実施形態によるステップ又は段階を実行させる命令を含め、１つ又は複数のプロセッサにより実行される命令を記憶し得る。コンピュータ可読媒体は、不揮発性媒体、揮発性媒体、リムーバブル媒体、及び非リムーバブル媒体を含み、情報記憶は任意の方法又は技術を用いて実施することができる。情報は、コンピュータ可読命令のモジュール、データ構造、及びプログラム、又は他のデータであり得る。コンピュータ記憶媒体の例としては、限定ではなく、相変化ランダムアクセスメモリ（ＰＲＡＭ）、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）、他のタイプのランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、電気的消去可能プログラマブル読み取り専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュメモリ又は他のメモリ技術、コンパクトディスク読み取り専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）又は他の光学記憶装置、カセットテープ、テープ若しくはディスク記憶装置、他の磁気記憶デバイス、又はコンピュータデバイスによりアクセス可能な情報を記憶するのに使用され得る任意の他の非伝送媒体が挙げられる。コンピュータ可読媒体は非一時的であり、変調データ信号及び搬送波等の一時的媒体を含まない。
「含む」、「含んでいる」という用語又は任意の他の変形が非排他的包含をカバーして、一連の要素を含むプロセス、方法、商品、又はデバイスに、それらの要素を包含させるのみならず、特に列挙されていない他の要素も包含させるか、又はこのプロセス、方法、商品、若しくはデバイスに固有の要素も包含させることが意図されることに更に留意する。したがって、「〜を含む」という文章により定義される要素は、それ以上の限定がないという条件下で、前記要素を含むプロセス、方法、商品、又はデバイスでの他の同じ要素の存在を除外しない。
実施形態がソフトウェアにより実施される場合、ソフトウェアは、上述したコンピュータ可読媒体に記憶され得る。ソフトウェアは、プロセッサにより実行されると、開示される方法を実行することができる。計算ユニット及び本開示に記載される他の機能ユニットは、ハードウェア、ソフトウェア、又はハードウェアとソフトウェアとの組合せにより実施することができる。上述したモジュール／ユニットのうちの複数が、１つのモジュール／ユニットとして結合してもよく、上述したモジュール／ユニットのそれぞれが、複数のサブモジュール／サブユニットに更に分割され得ることも当業者は理解するであろう。
本明細書は、量子鍵配送の方法、装置、及びシステムを記載した。示されるステップは、示される例示的な実施形態を説明するために記載され、進行中の技術的発展が、特定の機能が実行される様式を変えるであろうことが予期されるはずである。したがって、これらの例は、本明細書では、限定ではなく例示を目的とする。例えば、本明細書において開示されるステップ又はプロセスは、開示される実施形態と一貫して、記載の順序での実行に限定されず、任意の順序で実行され得、幾つかのステップは省略され得る。更に、機能構築ブロックの境界は、本明細書では、説明の便宜上、任意に定義された。指定された機能及びその関係が適宜実行される限り、代替の境界を定義することができる。本明細書に含まれる教示に基づいて、代替形態（本明細書に記載されるものの均等物、拡張形態、変形形態、逸脱等を含む）が関連する技術分野の当業者に明白になるであろう。そのような代替形態は、開示される実施形態の範囲及び趣旨内に入る。
開示される原理の例及び特性が本明細書に記載されるが、開示される実施形態の趣旨及び範囲から逸脱せずに、変更形態、適合形態、及び他の実装形態が可能である。また、「含んでいる」、「有している」、「含有している」、「包含している」という用語及び他の同様の形態は、意味において均等であることが意図され、これらの用語のいずれか１つに続く１つ又は複数の項目が、そのような１つ又は複数の項目の排他的リストであることを意味せず、又は列挙された１つ又は複数の項目のみに限定されることも意味しないという点でオープンエンドであることが意図される。本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用される場合、単数形「１つの（a）」、「１つの（an）」、及び「その（the）」は、文脈により明らかに別段のことが示される場合を除き、複数形を含むことにも留意しなければならない。
本発明が上述され、添付図面に示された厳密な構造に限定されず、本発明の範囲から逸脱することなく様々な変更形態及び変形形態がなされ得ることが理解されるであろう。本発明の範囲が添付の特許請求の範囲によってのみ限定されるべきであることが意図される。

Claims (41)

  1. 量子セキュリティ鍵管理デバイスと、
    前記量子セキュリティ鍵管理デバイスと接続される複数の量子セキュリティ鍵配送デバイスと、
    前記量子セキュリティ鍵管理デバイス及び前記複数の量子セキュリティ鍵配送デバイスと接続される量子セキュリティ鍵サービスデバイスと
    を含み、
    前記量子セキュリティ鍵管理デバイスは、識別情報ベースシステム秘密鍵を複数のシステムサブ秘密鍵に分割し、前記複数のシステムサブ秘密鍵を、対応する数の前記量子セキュリティ鍵配送デバイスに配送し、
    前記量子セキュリティ鍵サービスデバイスは、前記複数の量子セキュリティ鍵配送デバイスのうちの第１の量子セキュリティ鍵配送デバイスから認証済み秘密鍵を取得する要求を、量子セキュリティ鍵配送デバイスのうちの所定数の第２の量子セキュリティ鍵配送デバイスに転送し、
    前記所定数の第２の量子セキュリティ鍵配送デバイスは、それぞれ前記システムサブ秘密鍵から識別情報ベース認証済みサブ秘密鍵を生成し、
    前記第１の量子セキュリティ鍵配送デバイスは、前記所定数の第２の量子セキュリティ鍵配送デバイスから、前記識別情報ベース認証済みサブ秘密鍵を取得し、前記識別情報ベース認証済みサブ秘密鍵に基づいて、識別情報ベース認証済み秘密鍵を再構築する、量子鍵配送システム。
  2. 前記複数の量子セキュリティ鍵配送デバイスのうちの少なくとも１つは、前記量子セキュリティ鍵サービスデバイスを含む、請求項１に記載の量子鍵配送システム。
  3. 前記量子セキュリティ鍵管理デバイスは、閾値秘密共有メカニズムを使用することにより、前記識別情報ベースシステム秘密鍵を分割するように更に構成され、前記第１の量子セキュリティ鍵配送デバイスは、前記閾値秘密共有メカニズムを使用することにより識別情報ベース認証済み秘密鍵を再構築するように更に構成される、請求項１に記載の量子鍵配送システム。
  4. 前記第１の量子セキュリティ鍵配送デバイスは、前記再構築された識別情報ベース認証済み秘密鍵に従って識別情報ベース署名証明書を生成するように更に構成される、請求項１に記載の量子鍵配送システム。
  5. 前記量子セキュリティ鍵管理デバイスは、前記量子鍵配送システムの識別子情報、量子ノイズ源により生成される乱数、及びタイムスタンプ情報に基づいて、前記識別情報ベースシステム秘密鍵を生成するように更に構成される、請求項１に記載の量子鍵配送システム。
  6. 前記量子セキュリティ鍵管理デバイスは、式：

    に基づいて、前記識別情報ベースシステム秘密鍵を生成するように更に構成され、
    式中、Ｓｒは、前記量子ノイズ源により生成される前記乱数であり、ＢＮＩＤは、前記システムの前記識別子情報であり、expire_timeは、前記タイムスタンプ情報であり、Ｓは、前記識別情報ベースシステム秘密鍵である、請求項５に記載の量子鍵配送システム。
  7. 前記量子セキュリティ鍵管理デバイスは、量子ノイズ源により生成される乱数、前記量子セキュリティ鍵管理デバイスの識別子情報、及びタイムスタンプ情報に基づいて、前記識別情報ベースシステム秘密鍵を生成するように更に構成される、請求項１に記載の量子鍵配送システム。
  8. 前記第２の量子セキュリティ鍵配送デバイスのそれぞれは、前記第１の量子セキュリティ鍵配送デバイスの識別子情報、タイムスタンプ情報、及び前記システムサブ秘密鍵に基づいて、前記識別情報ベース認証済みサブ秘密鍵を生成するように更に構成される、請求項１に記載の量子鍵配送システム。
  9. 前記第２の量子セキュリティ鍵配送デバイスのそれぞれは、式：

    により前記識別情報ベース認証済みサブ秘密鍵を生成するように更に構成され、
    式中、

    は、前記システムサブ秘密鍵であり、ＵＩＤは、前記第１の量子セキュリティ鍵配送デバイスの前記識別子情報であり、expire_timeは、前記タイムスタンプ情報であり、Ｓｕｒは、識別情報ベース認証済みサブ秘密鍵である、請求項８に記載の量子鍵配送システム。
  10. 前記量子セキュリティ鍵管理デバイスは、量子セキュリティ鍵配送デバイス又は量子セキュリティ鍵サービスデバイスから受信される登録要求に従って、前記量子セキュリティ配送デバイス又は前記量子セキュリティ鍵サービスデバイスの識別子情報を生成するように更に構成され、及び
    前記量子セキュリティ鍵配送デバイス及び前記量子セキュリティ鍵サービスデバイスは、
    量子ノイズ源により生成される乱数及びタイムスタンプ情報を前記量子セキュリティ鍵管理デバイスから取得し、
    前記識別子情報、前記乱数、及び前記タイムスタンプ情報に従って識別情報ベース秘密鍵又は共有鍵を生成する
    ように更に構成される、請求項１に記載の量子鍵配送システム。
  11. 前記量子セキュリティ鍵管理デバイスは、ラグランジ補間に基づく閾値秘密共有メカニズムを使用して、前記識別情報ベースシステム秘密鍵を複数のシステムサブ秘密に分割するように更に構成され、及び
    前記第１の量子セキュリティ鍵配送デバイスは、ラグランジ補間に基づく前記閾値秘密共有メカニズムを使用して、前記識別情報ベース認証済みサブ秘密鍵に基づいて、識別情報ベース認証済み秘密鍵を再構築するように構成される、請求項１に記載の量子鍵配送システム。
  12. 前記量子セキュリティ鍵管理デバイスは、量子鍵合意に従って、前記複数のシステムサブ秘密鍵を、対応する数の前記量子セキュリティ鍵配送デバイスに配送するように更に構成され、
    前記第１の量子セキュリティ鍵配送デバイスは、前記所定数の第２の量子セキュリティ鍵配送デバイスから、前記量子鍵合意に従って前記識別情報ベース認証済みサブ秘密鍵を取得するように構成され、
    前記量子鍵合意は、冗長送信量子鍵合意又はオンデマンド再送信量子鍵合意である、請求項１に記載の量子鍵配送システム。
  13. 量子セキュリティ鍵サービスデバイスにより、要求者の第１の量子セキュリティ鍵配送デバイスからの認証済み秘密鍵を取得する要求を受信することであって、前記要求は、少なくとも前記要求者の識別子情報を搬送する、受信することと、
    前記量子セキュリティ鍵サービスデバイスにより、前記要求を所定数の第２の量子セキュリティ鍵配送デバイスに転送することと、
    前記要求者の前記第１の量子セキュリティ鍵配送デバイスにより、前記要求者の前記識別子情報及び複数のシステムサブ秘密鍵に基づいて前記所定数の第２の量子セキュリティ鍵配送デバイスにより生成される複数の認証済みサブ秘密鍵を受信することと、
    前記要求者の前記第１の量子セキュリティ鍵配送デバイスにより、前記認証済みサブ秘密鍵に基づいて、識別情報ベース認証済み秘密鍵を再構築することと
    を含む量子鍵配送方法。
  14. 前記要求者の前記第１の量子セキュリティ鍵配送デバイスにより、前記認証済みサブ秘密鍵に基づいて、前記識別情報ベース認証済み秘密鍵を再構築することは、前記要求者の前記第１の量子セキュリティ鍵配送デバイスにより、閾値秘密共有メカニズムを使用することにより前記識別情報ベース認証済み秘密鍵を再構築することを含む、請求項１３に記載の量子鍵配送方法。
  15. 前記量子セキュリティ鍵サービスデバイスにより前記要求を受信する前に、
    量子セキュリティ鍵管理デバイスにより、前記閾値秘密共有メカニズムを使用することにより識別情報ベースシステム秘密鍵を前記複数のシステムサブ秘密鍵に分割することと、
    前記量子セキュリティ鍵管理デバイスにより、前記複数のシステムサブ秘密鍵を、対応する数の量子セキュリティ鍵配送デバイスと共有することと
    を更に含む、請求項１３に記載の量子鍵配送方法。
  16. 前記複数のシステムサブ秘密鍵を前記対応する数の第２の量子セキュリティ鍵配送デバイスと共有することは、量子鍵合意に従って、前記複数のシステムサブ秘密鍵を前記対応する数の量子セキュリティ鍵配送デバイスと共有することを含み、
    前記量子鍵合意は、冗長送信量子鍵合意又はオンデマンド再送信量子鍵合意である、請求項１５に記載の量子鍵配送方法。
  17. 前記識別情報ベースシステム秘密鍵は、量子ノイズ源により生成される乱数、量子鍵配送システムの識別子情報、及びタイムスタンプ情報に基づいて生成される、請求項１６に記載の量子鍵配送方法。
  18. 前記量子セキュリティ鍵管理デバイスは、式：

    により前記識別情報ベースシステム秘密鍵を生成し、
    式中、Ｓｒは、前記量子ノイズ源により生成される前記乱数であり、ＢＮＩＤは、前記量子鍵配送システムの前記識別子情報であり、expire_timeは、前記タイムスタンプ情報であり、Ｓは、前記識別情報ベースシステム秘密鍵である、請求項１７に記載の量子鍵配送方法。
  19. 前記量子セキュリティ鍵サービスデバイスにより前記要求を受信する前に、
    量子セキュリティ鍵管理デバイスにより、量子ノイズ源により生成される乱数、量子鍵配送システムの識別子情報、及びタイムスタンプ情報を使用することにより識別情報ベースシステム秘密鍵を生成することと、
    前記量子セキュリティ鍵管理デバイスにより、閾値秘密共有メカニズムを使用することにより前記識別情報ベースシステム秘密鍵を前記複数のシステムサブ秘密鍵に分割することと、
    前記量子セキュリティ鍵管理デバイスにより、前記複数のシステムサブ秘密鍵を、対応する数の量子セキュリティ鍵配送デバイスと共有することと
    を更に含む、請求項１３に記載の量子鍵配送方法。
  20. 量子セキュリティ鍵管理デバイスにより、量子セキュリティ鍵配送デバイス又は前記量子セキュリティ鍵サービスデバイスから登録要求を受信することと、
    前記量子セキュリティ鍵管理デバイスにより、前記登録要求を開始する前記デバイスの識別子情報を生成することと、
    前記量子セキュリティ鍵管理デバイスにより、量子ノイズ源により生成される乱数及びタイムスタンプ情報を、前記登録要求を開始する前記デバイスと共有することと、
    前記登録要求を開始する前記デバイスにより、前記識別子情報、前記乱数、及び前記タイムスタンプ情報に従って識別情報ベース秘密鍵を生成することと
    を更に含む、請求項１３に記載の量子鍵配送方法。
  21. 量子セキュリティ鍵管理デバイスにより、前記要求の前記識別子情報の正当性を検証することを更に含む、請求項１３に記載の量子鍵配送方法。
  22. 前記複数の認証済みサブ秘密鍵は、タイムスタンプ情報に更に基づいて生成される、請求項１３に記載の量子鍵配送方法。
  23. 前記認証済みサブ秘密鍵は、式：

    を通して生成され、
    式中、

    は、システムサブ秘密鍵であり、ＵＩＤは、前記要求者の前記識別子情報であり、expire_timeは、前記タイムスタンプ情報であり、Ｓｕｒは、認証済みサブ秘密鍵である、請求項２２に記載の量子鍵配送方法。
  24. 前記複数のシステムサブ秘密鍵は、ラグランジ補間に基づく閾値秘密共有メカニズムを使用してシステム秘密鍵を分割することにより取得され、
    前記要求者の前記第１の量子セキュリティ鍵配送デバイスにより、前記認証済みサブ秘密鍵に基づいて、前記識別情報ベース認証済み秘密鍵を再構築することは、前記要求者の前記第１の量子セキュリティ鍵配送デバイスにより、ラグランジ補間に基づく前記閾値秘密共有メカニズムを使用することにより、前記認証済みサブ秘密鍵に基づいて、識別情報ベース認証済み秘密鍵を再構築することを含む、請求項１３に記載の量子鍵配送方法。
  25. 前記再構築された識別情報ベース認証済み秘密鍵に従って識別情報ベース署名証明書を生成することを更に含む、請求項１３に記載の量子鍵配送方法。
  26. 前記認証済み秘密鍵を取得する要求は、データセンタサーバと接続される量子セキュリティ鍵配送デバイスにより開始される、請求項１３に記載の量子鍵配送方法。
  27. 前記認証済み秘密鍵を取得する要求は、クラウドユーザの量子セキュリティ鍵配送デバイスにより開始され、前記要求は、前記量子セキュリティ鍵配送デバイスの識別子情報又は前記クラウドユーザの識別子情報を搬送する、請求項１３に記載の量子鍵配送方法。
  28. 量子セキュリティ鍵管理デバイスにより、システム秘密鍵を複数のシステムサブ秘密鍵に分割することと、
    前記量子セキュリティ鍵管理デバイスにより、前記複数のシステムサブ秘密鍵を、対応する数の量子セキュリティ鍵配送デバイスに配送することと、
    量子セキュリティ鍵サービスデバイスにより、要求者の第１の量子セキュリティ鍵配送デバイスから、認証済み秘密鍵を取得する要求を受信することであって、前記要求は、少なくとも前記要求者の識別子情報を搬送する、受信することと、
    前記量子セキュリティ鍵サービスデバイスにより、前記要求を前記対応する数の量子セキュリティ鍵配送デバイスのうちの所定数の第２の量子セキュリティ鍵配送デバイスに転送することと、
    前記第１の量子セキュリティ鍵配送デバイスにより、前記要求者の前記識別子情報及び複数のシステムサブ秘密鍵に基づいて前記所定数の第２の量子セキュリティ鍵配送デバイスにより生成される複数の認証済みサブ秘密鍵を受信することと、
    前記要求者の前記第１の量子セキュリティ鍵配送デバイスにより、前記認証済みサブ秘密鍵に基づいて、識別情報ベース認証済み秘密鍵を再構築することと
    を含む量子鍵配送方法。
  29. 前記量子セキュリティ鍵管理デバイスにより、量子ノイズ源により生成される乱数、量子鍵配送システムの識別子情報、及びタイムスタンプ情報を使用することにより前記システム秘密鍵を生成することを更に含む、請求項２８に記載の量子鍵配送方法。
  30. 前記量子セキュリティ鍵管理デバイスにより、前記システム秘密鍵を前記複数のシステムサブ秘密鍵に分割することは、量子セキュリティ鍵管理デバイスにより、ラグランジ補間に基づく閾値秘密共有メカニズムを使用することによりシステム秘密鍵を複数のシステムサブ秘密鍵に分割することを含む、請求項２８に記載の量子鍵配送方法。
  31. 前記要求者の前記第１の量子セキュリティ鍵配送デバイスにより、前記認証済みサブ秘密鍵に基づいて、前記識別情報ベース認証済み秘密鍵を再構築することは、前記要求者の前記第１の量子セキュリティ鍵配送デバイスにより、ラグランジ補間に基づく閾値秘密共有メカニズムを使用することにより、前記認証済みサブ秘密鍵に基づいて、識別情報ベース認証済み秘密鍵を再構築することを含む、請求項２８に記載の量子鍵配送方法。
  32. 要求者の第１の量子セキュリティ鍵配送デバイスから、認証済み秘密鍵を取得する要求を受信する秘密鍵要求受信ユニットであって、前記要求は、少なくとも前記要求者の識別子情報を搬送する、秘密鍵要求受信ユニットと、
    前記要求を所定数の第２の量子セキュリティ鍵配送デバイスに転送する秘密鍵要求転送ユニットと、
    前記要求者の識別情報及び複数のシステムサブ秘密鍵に基づいて複数の認証済みサブ秘密鍵を生成し、前記認証済みサブ秘密鍵を前記要求者の前記第１の量子セキュリティ鍵配送デバイスと共有する認証済みサブ秘密鍵共有ユニットと、
    前記認証済みサブ秘密鍵に基づいて、識別情報ベース認証済み秘密鍵を再構築する認証済み秘密鍵再構築ユニットと
    を含む量子鍵配送装置。
  33. 前記秘密鍵要求受信ユニットが前記要求を受信する前に、閾値鍵共有メカニズムを使用することにより、識別情報ベースシステム秘密鍵を前記複数のシステムサブ秘密鍵に分割するシステムサブ秘密鍵分割ユニットと、
    前記複数のシステムサブ秘密鍵を、対応する数の第２のサブ量子セキュリティ鍵配送デバイスと共有するシステムサブ秘密鍵共有ユニットと
    を更に含む、請求項３２に記載の量子鍵配送装置。
  34. 前記認証済みサブ秘密鍵共有ユニットは、冗長送信量子鍵合意又はオンデマンド再送信量子鍵合意に従って、前記認証済みサブ秘密鍵を前記要求者の前記第１の量子セキュリティ鍵配送デバイスと共有する、請求項３３に記載の量子鍵配送装置。
  35. 前記システムサブ秘密鍵分割ユニットは、量子ノイズ源により生成される乱数、システムの識別子情報、及びタイムスタンプ情報に基づいて前記システム秘密鍵を生成するシステム秘密鍵生成ユニットを含む、請求項３３に記載の量子鍵配送装置。
  36. 前記システム秘密鍵生成ユニットは、以下の式：

    を通して前記システム秘密鍵を生成し、
    式中、Ｓｒは、前記量子ノイズ源により生成される前記乱数であり、ＢＮＩＤは、量子鍵配送システムの前記識別子情報であり、expire_timeは、前記タイムスタンプ情報であり、Ｓは、前記識別情報ベースシステム秘密鍵である、請求項３５に記載の量子鍵配送装置。
  37. 前記システムサブ秘密鍵分割ユニットは、ラグランジ補間に基づく閾値秘密共有メカニズムの秘密共有アルゴリズムを使用することにより前記システム秘密鍵を分割して、前記複数のシステムサブ秘密鍵を取得し、
    前記認証済み秘密鍵再構築ユニットは、ラグランジ補間に基づく前記閾値秘密共有メカニズムの再構築アルゴリズムを使用することにより、前記識別情報ベース認証済み秘密鍵を再構築する、請求項３３に記載の量子鍵配送装置。
  38. 前記認証済みサブ秘密鍵共有ユニットは、前記要求者の識別子情報、前記複数のシステムサブ秘密鍵、及びタイムスタンプ情報に従って、前記要求者の識別情報に基づいて前記認証済みサブ秘密鍵を生成する、請求項３２に記載の量子鍵配送装置。
  39. 前記認証済みサブ秘密鍵生成ユニットは、以下の式：

    を通して前記要求者の識別情報に基づいて前記認証済みサブ秘密鍵を生成し、
    式中、

    は、前記システムサブ秘密鍵であり、ＵＩＤは、前記要求者の前記識別子情報であり、expire_timeは、前記タイムスタンプ情報であり、Ｓｕｒは、前記要求者の識別情報に基づく前記認証済みサブ秘密鍵である、請求項３８に記載の量子鍵配送装置。
  40. １つ又は複数のプログラムを記憶する非一時的コンピュータ可読媒体であって、前記１つ又は複数のプログラムは命令を含み、前記命令は、量子セキュリティ鍵サービスデバイス及び第１の量子セキュリティ鍵配送デバイスを含むコンピュータシステムにより実行されると、前記コンピュータシステムに、
    前記量子セキュリティ鍵サービスデバイスにより、要求者の前記第１の量子セキュリティ鍵配送デバイスから、認証済み秘密鍵を取得する要求を受信することであって、前記要求は、少なくとも前記要求者の識別子情報を搬送する、受信することと、
    前記量子セキュリティ鍵サービスデバイスにより、前記要求を所定数の第２の量子セキュリティ鍵配送デバイスに転送することと、
    前記要求者の前記第１の量子セキュリティ鍵配送デバイスにより、前記要求者の前記識別子情報及び複数のシステムサブ秘密鍵に基づいて前記所定数の第２の量子セキュリティ鍵配送デバイスにより生成される複数の認証済みサブ秘密鍵を受信することと、
    前記要求者の前記第１の量子セキュリティ鍵配送デバイスにより、前記認証済みサブ秘密鍵に基づいて、識別情報ベース認証済み秘密鍵を再構築することと
    を含む方法を実行させる、非一時的コンピュータ可読媒体。
  41. １つ又は複数のプログラムを記憶する非一時的コンピュータ可読媒体であって、前記１つ又は複数のプログラムは命令を含み、前記命令は、量子セキュリティ鍵管理デバイス、量子セキュリティ鍵サービスデバイス、及び第１の量子セキュリティ鍵配送デバイスを含むコンピュータシステムにより実行されると、前記コンピュータシステムに、
    前記量子セキュリティ鍵管理デバイスにより、システム秘密鍵を複数のシステムサブ秘密鍵に分割することと、
    前記量子セキュリティ鍵管理デバイスにより、前記複数のシステムサブ秘密鍵を、対応する数の量子セキュリティ鍵配送デバイスに配送することと、
    前記量子セキュリティ鍵サービスデバイスにより、要求者の前記第１の量子セキュリティ鍵配送デバイスから、認証済み秘密鍵を取得する要求を受信することであって、前記要求は、少なくとも前記要求者の識別子情報を搬送する、受信することと、
    前記量子セキュリティ鍵サービスデバイスにより、前記要求を前記対応する数の量子セキュリティ鍵配送デバイスのうちの所定数の第２の量子セキュリティ鍵配送デバイスに転送することと、
    前記第１の量子セキュリティ鍵配送デバイスにより、前記要求者の前記識別子情報及び複数のシステムサブ秘密鍵に基づいて前記所定数の第２の量子セキュリティ鍵配送デバイスにより生成される複数の認証済みサブ秘密鍵を受信することと、
    前記要求者の前記第１の量子セキュリティ鍵配送デバイスにより、前記認証済みサブ秘密鍵に基づいて、識別情報ベース認証済み秘密鍵を再構築することと
    を含む方法を実行させる、非一時的コンピュータ可読媒体。
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