基于身份验证的多方量子安全直接通信研究

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Shor于1994年提出多项式时间内求解大因数和离散对数的量子算法,使得目前使用的基于大因数分解困难性提出的RSA公钥密码体制可以被量子计算机快速破解:Grover提出量子搜索算法,极大地提高量子计算机利用暴力攻击方法破解经典密码的效率,使得经典密码体制受到威胁。于是,更高安全性能的通信和密码机制的创新迫在眉睫。量子密码通信应运而生,发展迅速,其研究重点分布于量子密钥分配,量子秘密共享以及量子安全直接通信等领域。 文中提出基于身份验证的多方量子直接安全通信协议(Authenticatedmultioartyquantumsecuredirectcommunicationprotocol,简称AMQSDCP),即基于身份验证的多对一量子直接安全通信协议(Many-to-oneAMQSDCP)和基于身份验证的一对多量子直接安全通信协议(One-to-manyAMQSDCP)。将量子超密编码和CSS码引入协议中,并利用4粒子GHZ纠缠态的量子特性,完成了三个通信用户以及一个身份认证中心共四个通信参与者的量子密码通信协议。这两个协议具有共同的量子身份验证过程,可能通过各用户事先与认证中心共享的身份密钥与公开的单向Hash函数,利用纠缠特性以及公开信息,完成各用户的身份验证以及安全检查。这两个协议具有不同的量子直接通信过程。超密编码在直接通信过程中发挥着重要作用,它不但提高了通信的效率,也在一定程度上提高了协议的安全性。已经证明,文中提出的两个基于身份验证的多方量子直接安全通信协议可以抵御截获一重发攻击、纠缠攻击、参与者攻击(包括Trent攻击)等攻击方式,在现有的安全评估体系中保证了很高的安全水平。这两个协议的提出,为今后量子通信的研究提供了一个新的方向,也为量子通信网络的结构规划提供了一条新的线索。
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