针对BB84量子密钥分发协议的量子密码通信系统分析研究.pdf

摘要论文题目: 专业: 硕士生: 指导教师: 基于BB84量子密钥分发协议的量子密码通信系统研究计算机应用技术邓科夫邱道文教授摘要通信技术是20世纪80年代以来发展最快的学科之一,也是人类进入信息社会的重要标志。纵观通信发展的语言文字通信、电通信、电子信息通信三个阶段,信息传输的安全性和保密性一直作为核心内容贯穿始终。在通信过程中,如何正确连接通信双方使得他们能够安全地互相交流信息,而不让第三方窃取或破坏信息的内容,是通信技术的关键问题之一。本文在充分掌握了量子密码学研究现状的基础上,重点针对BB84量子密钥分配协议展开了研究。BB84协议的信息传输过程,实际上可分为两个部分:一部分是通过量子信道进行量子态传输,另一部分是在公开的经典信道中进行数据传递,用以筛选数据、检测被窃听情况、纠错等。量子密钥分配协议的高安全性主要建立在Heisenberg测不准原理和量子不可克隆定理(’,!】两大理论基础上,然而也正因如此,使得协议存在传输效率不高、通信双方合法身份待定等问题。针对上述这些问题,胡耀祖先生曾在他的文章13】中提出了相应的改进意见,本文基于胡先生的两个观点进行了进一步的思考,形成了一种基于 BB84的改进量子密钥分配办案BB84r。该办案的核心思想是在进一步完善协议的安全性的同时,提高协议的通信效率。考虑到实际应用的环境,此方案在通信双方正式建立连接前,加入基于量子认证协议的身份认证过程。然后通过认证密钥的使用提高信号传输效率。虽然BB84r并不是一个理论上无条件安全的方案,但在安全性能并未显著下降的情况下,却实现了通信效率的极大提高。并且,此方案在身份认证和其他环节上对协议的安全性能作了保密加强的工作。效率的提高也为整个方案综合保密性能的加强提供了有力的支持。取得实用性和安全性的平衡也正是我们提出此方案的出发点和目的。BB84r在一定程度上解决了原协议在实际应用过程中效率不高的问题, 也为量子密钥分配协议的发展完善提供了一种研究思路。最后,本文简要介绍了其它几个主要的量子密钥分配协议,并将这些协议与BB84协议进行了对比分析。摘要关键词量子密码学;量子密钥分配;BB84协议;通信效率;身份认证一Ⅱ一 Abstract Titie: Major: Name: Supervisor: The Research ofQuantum Cryptosystem Based on BB84 Quantum Key Distribution puter Applied Technology Kefu Deng Professor Daowen Qiu Abstract As one ofthemost developing areas ofstudy since80s’,communication tech— nology is asign that our society ing thethree phases munication development,which are munication,electri— munication andelectronic munication,the safety and secrecy ofinformation transmission have always been the core order tOletthe tWO legalparties munication exchange theirinformation safely,it isthekey technology thatwe connect both sidescorrectly andprevent thetransferring informa- tionfrom being eavesdropped ormined by theunauthorized 3rd—party intheprocess munication. Based on theknowledge ofcurrent quantum cryptography,this thesisrevisits BB84 quantum keydistribution(QKD) we know,the information trans- mission process ofBB 84protocol can bedivided intotwo parts:one isquantum bits transmission through thequantum channel,and theotherisdatatransmission through thepub