量子密鑰分發(fā)(Quantum key distribution,QKD)技術(shù)是一種通過(guò)傳輸量子態(tài)在遠(yuǎn)距離通信雙方Alice和Bob之間產(chǎn)生并分享安全密鑰的技術(shù)。QKD的安全性主要基于量子力學(xué)的海森堡測(cè)不準(zhǔn)原理和未知量子態(tài)不可克隆定理,另外,還要求公共通信通道是經(jīng)過(guò)認(rèn)證的信道。為了使公共通信信道滿(mǎn)足這一條件,一個(gè)完整的QKD系統(tǒng)必須包含無(wú)條件安全的認(rèn)證模塊。本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于FPGA的QKD系統(tǒng)認(rèn)證方案,完成的主要工作包括:首先對(duì)目前的一些主要認(rèn)證算法進(jìn)行了研究,選擇了一個(gè)適合于FPGA的認(rèn)證算法——基于Toeplitz hash的認(rèn)證算法,并且在Matlab上進(jìn)行了仿真試驗(yàn)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,該算法的可行性得到了證實(shí)。然后,基于Toeplitz hash認(rèn)證算法進(jìn)行硬件設(shè)計(jì),使用Verilog HDL語(yǔ)言設(shè)計(jì)了整個(gè)算法模塊的硬件電路,包括算法控制模塊、LFSR隨機(jī)數(shù)生成模塊、算法輔助運(yùn)算模塊。對(duì)整個(gè)算法模塊進(jìn)行了硬件仿真,仿真結(jié)果顯示該模塊能有效的完成認(rèn)證算法核心功能。最后,設(shè)計(jì)了一個(gè)完整的QKD認(rèn)證協(xié)議。針對(duì)認(rèn)證中的密鑰同步問(wèn)題,設(shè)計(jì)了一個(gè)基于約定的經(jīng)典認(rèn)證協(xié)議。該協(xié)議中認(rèn)證密鑰僅使...

【文章頁(yè)數(shù)】：66 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖1-1QKD系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果-11-態(tài)，由海森堡不確定性原理知，Eve通過(guò)測(cè)量不可能精確地知道量子態(tài)包含的信息，從而無(wú)法根據(jù)測(cè)量結(jié)果重新調(diào)制與傳輸量子態(tài)一致的量子態(tài)，也就是說(shuō)Eve在執(zhí)行竊聽(tīng)后，傳輸?shù)紹ob的量子態(tài)會(huì)發(fā)生改變，這增加了Alice與Bob信息的誤碼率。因此竊....

圖1-2研究框架圖

攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果-17-圖1-2研究框架圖如圖1-2所示，本文主要研究?jī)?nèi)容和章節(jié)安排如下：第1章，緒論。介紹了課題的研究背景和意義，簡(jiǎn)要闡述了QKD理論及實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀，并且簡(jiǎn)要介紹了現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外QKD認(rèn)證技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，最后簡(jiǎn)要介紹了本文的主要研究?jī)?nèi)容并且介紹....

圖2-2認(rèn)證模塊輸入輸出

攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果-21-商碼，另一個(gè)輸入通常為QKD系統(tǒng)上一輪產(chǎn)生的安全密鑰，用于從通用哈希函數(shù)族中選擇哈希函數(shù)。保密增強(qiáng)模塊的輸出則為安全碼。圖2-4顯示了保密增強(qiáng)模塊的輸入輸出。影響保密增強(qiáng)模塊的因素有交互數(shù)據(jù)量、處理速度、存儲(chǔ)資源消耗、安全參數(shù)和哈希函數(shù)....

圖3-1Toeplitzhash算法仿真流程圖

攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果-36-成消息標(biāo)簽對(duì)，發(fā)送給接收端Bob。仿真流程如圖3-1所示。圖3-1Toeplitzhash算法仿真流程圖Bob收到消息標(biāo)簽對(duì)后，分別解析出仿真數(shù)據(jù)和標(biāo)簽。將仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行哈希計(jì)算的到的標(biāo)簽與解析出的標(biāo)簽進(jìn)行比較，比較二者是否一致，若一致，....

本文編號(hào)：4017158