【摘要】：近年來,隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展,信息安全的重要性日趨明顯。與經(jīng)典通信相比,量子通信具有傳輸?shù)母咝?無條件安全性的特點(diǎn)。量子密鑰分發(fā)和量子安全直接通信是量子通信的兩種主要形式,量子密鑰分發(fā)協(xié)議目的是產(chǎn)生一組安全的密鑰序列,其并沒有傳輸機(jī)密信息,而量子安全直接通信直接傳輸機(jī)密消息,所以安全性要求比較高。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn),量子密鑰分發(fā)協(xié)議產(chǎn)生的密鑰序列可作為控制碼序列,可以用于量子安全直接通信中,能夠提高方案的安全性,所以產(chǎn)生一個安全的密鑰序列是必要的。本文在分析經(jīng)典密鑰協(xié)議的基礎(chǔ)上提出了一種安全的控制碼產(chǎn)生方案,再利用控制碼的思想提出了一種混合粒子的量子安全直接通信方案。本文具體的研究內(nèi)容如下:(1)為了產(chǎn)生安全的控制碼序列,提出了基于身份認(rèn)證的控制碼產(chǎn)生方案。方案首先采用混沌加密技術(shù)對BB84協(xié)議產(chǎn)生的密鑰序列進(jìn)行加密;其次,利用混沌系統(tǒng)的特點(diǎn)進(jìn)行通信雙方的雙向身份認(rèn)證;最后使用改進(jìn)的BB84協(xié)議傳送加密后的信息序列,產(chǎn)生一串安全的控制碼序列。通過對方案進(jìn)行安全性分析和仿真模擬,結(jié)果表明方案的安全性和可行性。(2)針對信息泄露問題,提出了基于控制碼的混合粒子量子安全通信方案。方案利用幺正變換和控制碼保證方案的安全性,控制碼可以控制量子態(tài)的制備,幺正變換可以編碼有用信息。通過分析方案的安全性、傳輸效率和MATLAB模擬仿真。結(jié)果表明,方案有效地改善了信息泄露問題,同時方案的傳輸效率和編碼容量都比較高,與幾種主要的協(xié)議相比有一定的優(yōu)勢。
【學(xué)位授予單位】：沈陽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：O413;TN918
【圖文】：

.5 與其他方案的對比分析BB84 協(xié)議、B92 協(xié)議和 E91 協(xié)議是三個比較經(jīng)典的量子密鑰分發(fā)協(xié)議。BB84采用四種單光子傳輸信息，發(fā)送方 Alice 根據(jù)二進(jìn)制序列制備光子序列，而接收方b 收到光子序列后，則是隨機(jī)地選擇測量基進(jìn)行測量，這樣使得正確率大大降低，效率接近 50%；B92 協(xié)議采用了一對相互不正交的量子態(tài)，減少了量子態(tài)的使用，同樣，該協(xié)議也存在 BB84 協(xié)議中的問題，Bob 收到光子序列后也是隨機(jī)地選擇基進(jìn)行測量，并且準(zhǔn)確率更低，傳輸效率也只是 BB84 協(xié)議的一半；E91 協(xié)議采用ll 態(tài)粒子作為傳輸消息的載體，該協(xié)議可以根據(jù) Bell 態(tài)粒子之間的關(guān)聯(lián)性來竊聽檢ve 的存在，采用的編碼方法和 BB84 協(xié)議一樣，傳輸效率相差不多，但其要求信道差錯傳輸?shù)牧孔有诺�。與這三種經(jīng)典的協(xié)議相比，本方案傳輸效率有所提高，同以抵抗中間人的攻擊。.6 MATLAB 模擬仿真過程根據(jù)流程圖，通信雙方首先進(jìn)行的是身份驗(yàn)證，這個階段的模擬過程如圖 3.6 所

圖 3.7 量子態(tài)制備模擬仿真Fig.3.7 Simulation of quantum state preparation圖 3.7 中，信息傳輸階段首先是信息的加密，信息加密采用的是混沌加密，點(diǎn)擊“”按鈕即可獲得經(jīng)過加密處理后的兩個序列 L1信息序列和 L2信息序列，將 L1信列作為 Alice 和 Bob 之間共享的序列，點(diǎn)擊“共享”按鈕即可在 Alice 和 Bob 之間 L1信息序列，將 L1信息序列與 L2信息序列結(jié)合來制備量子態(tài)；其次是信息傳送過程，Alice 根據(jù) L1序列和 L2信息序列制備量子態(tài)，標(biāo)號為 線圖分別表示制備的八個量子態(tài)，依次是| L |V | H | R lice 將制備好的量子態(tài)發(fā)送給 Bob。Bob 選擇竊聽檢測的量子態(tài)，位置為 3，5，7根據(jù)共享序列選擇相對應(yīng)的測量基進(jìn)行測量，把測量結(jié)果發(fā)送給 Alice，Alice 進(jìn)果比較，得出錯誤率，若不存在竊聽，則 Bob 對剩下的量子態(tài)進(jìn)行測量，根據(jù)測果得到 Alice 傳輸?shù)男畔⑿蛄校蛔詈�，利用混沌映射產(chǎn)生的序列進(jìn)行解密得到原始未加密的信息序列。圖 3.8 中，測量選用的測量基分別為 Z 基、X 基、Z 基，曲線 3、5、7 表示在相

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本文編號：2729323