一种融合非对称体制的量子密钥分发系统及方法与流程

文档序号:30584096发布日期:2022-06-29 15:19阅读:来源:国知局

技术特征:
1.一种融合非对称体制的量子密钥分发系统,其特征在于,包括密钥生成器pkg、初始化模块、验证模块、监测模块、加密模块和解密模块,其中:所述始化模块用于对密钥生成器pkg进程初始化;所述密钥生成器pkg用于生成安全参数以及主密钥;所述验证模块对量子加密通道qec(μ,p
il
),进行量子链路初始验证;所述监测模块用于监测主密钥状态,当检测到主密钥更新时,则qtt-csp更新量子时间令牌;所述加密模块通过主密钥对原始发送数据进行加密得到加密密文;所述加密通道qec(μ,p
il
)用于传输加密密文;所述解密模块利用私钥解密获取原始发送数据。2.一种融合非对称体制的量子密钥分发方法,其特征在于,应用了如权利要求1所述的一种融合非对称体制的量子密钥分发系统,该方法包括以下步骤:步骤一、初始化pkg,所述pkg生成系统参数及主密钥;步骤二、建立量子加密通道qec(μ,p
il
),进行量子链路初始验证;步骤三、所述pkg根据用户id生成用户私钥;步骤四、监测主密钥状态,当检测到主密钥更新时,则qtt-csp更新量子时间令牌;步骤五、数据发送方通过主密钥对原始发送数据进行加密,并通过加密通道qec(μ,p
il
)发送密文;步骤六、数据接收方接收密文并利用私钥解密获取原始发送数据;其中所述pkg为密钥生成器,用于私有密钥地生成和发布;所述qtt-csp为私有云、量子通信服务公有云或者混合云,用于通过发放“量子时间令牌”qtt,对混杂私钥进行更新。3.如权利要求2所述的一种融合非对称体制的量子密钥分发方法,其特征在于,所述步骤一中生成系统参数及主密钥的步骤如下:步骤1-1:利用随机数生成器生成k,设k为安全参数,密钥生成器生成随机元g;步骤1-2:对随机元进行幂运算实现扩充,即得到g1和g2,同时选择2个哈希函数h1和h2,h1,h2:{0,1}
*

g
t
,输出公共参数pk(g,g1,g2,h1,h2),生成主密钥α;步骤1-3:所述主密钥α满足:α=β+μmod q,其中α,β,μ∈z
*q
,β为用于身份标识加密的主密钥分量,由pkg持有,μ为用于时间标识加密的主要分量,传输给qtt-csp持有;步骤1-4:生成私有信息列表p
i1
,p
il
={rl,ul},rl为撤销列表,ul为用户列表。4.如权利要求3所述的一种融合非对称体制的量子密钥分发方法,其特征在于,所述步骤二中量子链路初始验证的步骤如下:步骤2-1:pkg与qtt-csp通过量子链路共享对称量子密钥k,步骤2-2:pkg

qtt-csp(σ,mac(h(σ),k
q
);步骤2-3:qtt-csp

pkg(h(σ),mac(h(σ),k
q
);步骤2-4:pkg

qtt-csp认证通过返回“ack”否则认证失败返回“nak”;以上步骤中σ表示随机信息,k
q
表示用于认证的量子密钥,mac为消息认证函数,h为只用于认证阶段的哈希函数。5.如权利要求3所述的一种融合非对称体制的量子密钥分发方法,其特征在于,所述步
骤三中用户采用私钥生成算法生成私钥的步骤如下:(1)所述pkg端检查用户的id是否存在于撤销列表rl中,若存在则输出“error”表示运行异常,程序终止运行;(2)根据计算用户的私钥,其中基于id生成的私钥部分称为d
id
,用户id对应当前时间段p
i
的量子时间令牌为qtt
id,pi
,其中r为随机数且r∈z
*q
;(3)将量子标识序列qk
pi
和量子时间序列q
pi
融入用户私钥,用于控制用户私钥更新和用户撤销,根据和计算用户混杂私钥的量子时间令牌qtt
id,pi
。6.如权利要求3所述的一种融合非对称体制的量子密钥分发方法,其特征在于,所述步骤四中qtt-csp更新量子时间令牌的步骤如下:(1)运行在qtt-csp端,在密钥更新时,qtt-csp首先检查用户id,如果在撤销用户列表rl表中,则输出“error”并终止程序运行;(2)将量子标识序列qk
pi
和量子时间序列q
pi
融入用户私钥,用于控制用户私钥更新和用户撤销,根据和执行qtt生成的过程,生成下一个时间段p
i+1
的量子时间令牌qtt
id,pi+1
;(3)对用户的私钥sk
id,pi+1
进行更新,在此次通信中同时将新的量子标识序列pk
id,pi+1
和量子通信密钥qck
id,pi+1
分配给用,在用户向qtt-csp请求更新私钥时使用。7.如权利要求2所述的一种融合非对称体制的量子密钥分发方法,其特征在于,所述步骤五中量子加密的步骤如下:数据发送方通过加密算法利用主密钥对原始发送数据进行量子加密:输入为用户id和当前时间段p
i
量子标识序列qk
pi
和原始发送数据m∈m,输出为密文c=(c0,c1,c
id
,c
pi
),其中其中为加密端生成的随机数并且8.如权利要求2所述的一种融合非对称体制的量子密钥分发方法,其特征在于,所述解密算法的步骤如下:所述数据接收方通过解密算法进行解密:输入密文c和混杂的用户私钥sk
id,pi
,其中c由用户id和时间段p
i
共同加密获得,而通过根据id获得的d
id
组件以及通过pi在qtt-csp获得的qtt
id,pi+1
共同组成的混杂私钥sk
id,pi
进行解密。9.如权利要求8所述的一种融合非对称体制的量子密钥分发方法,其特征在于,解密获得原始发送数据m的计算公式如下:

技术总结
本发明公开了一种融合非对称体制的量子密钥分发系统及方法,该方法通过初始化PKG,生成系统参数及主密钥;然后建立量子加密通道QEC(μ,P


技术研发人员:郭邦红 邝绍文 胡敏
受保护的技术使用者:广东国腾量子科技有限公司
技术研发日:2021.12.31
技术公布日:2022/6/28
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