网络安全技术中的量子密码通信

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1、第31卷第8期四川兵工学报2010年8月【自动化技术】网络安全技术中的量子密码通信孙晓磊，颜培玉，解志斌，李诠娜(1．海军潜艇学院，山东青岛266071；2．江苏科技大学，江苏镇江212003)摘要：介绍了量子密码通信的工作原理，阐述了量子密码通信的研究历史和进展，概括了当前量子密码通信的实际应用情况。关键词：网络安全；密码学；量子密码中图分类号：TP393．O8文献标识码：A文章编号：1006—0707(2010)08—0097—03随着计算机网络技术持续、快速的发展，越来越多的人们通过网络通信

2、、电子商务、电子政务、电子金融等网络1研究历史与现状应用进行工作和生活。由于大量敏感信息需要通过网络进行传输，故人们需要对自己的信息进行保护以免被窃取最早想到将量子物理用于密码术的是美国科学家威或篡改。密码学为我们提供了有力的保证。当用户用一斯纳(StephenWiesner)。威斯纳于1970年提出，可利用单个加密密钥对所要保护的数据进行加密后，该数据只能被量子态制造不可伪造的“电子钞票”。但这个设想的实现相应的解密密钥恢复，非法用户则因为没有解密密钥而无需要长时间保存单量子态，不太现实，在当时

3、并没有受到法取得真实数据。因此，只要通信双方事先协商好密钥就什么关注。因此其直到1983年才发表了这个结果。贝内可以在开放的通讯环境中进行秘密通信了。但如果解密特(CharlesH·Bennett)和布拉萨德(GillesBrassard)是比密钥被窃取或破译，那么信息就将失去其安全性，故密钥较早认识到这个结果的重要性人物。他们在研究中发现，的安全传送就成为了关键问题。单量子态虽然不好保存，但可用于传输信息。于是他们在在现行的密码体制中只有美国数学家吉尔伯特·维1984年，提出了首个量子密钥分配的

4、方法，称为BB84方那姆(GiUbertVernam)提出的一次性密码具有无条件安全案，由此迎来了量子密码术的新时期。5年后，他们在实验性。他要求密钥是随机的，并且其长度至少要与被加密数室里进行了第1次实验，成功地把一系列光子从1台计算据的长度相同，但实际应用中却由于他的一些缺陷而无法机传送到相距32cm的另1台计算机，实现了世界上最安得到真正的实现。目前，通常用一种称为“公钥加密”的方全的密钥传送。1992年，贝内特又提出一种更简单但效率法对传送的信息进行加密或解密。在“公钥加密”法中，最减半的

5、方案，即B92方案。自此以后，各国纷纷加入到有广泛使用的是应用因数分解原理的RSA算法。目前，人们关的研究中，使与量子密码技术相关的实验进展迅速。主要使用的密码系统有2种：rsa方案和des方案。譬如，量子密码的研究进展顺利，虽然还有很多问题需要解目前大多数银行和金融系统都是用rsa方案设置保密系统决，但某些方面尤其是量子密钥分发已经逐步趋于实用。的。这种方案在原理上虽不完全安全，但破译他需要庞大由于通信保密的重要性，量子密码技术最先应用于军事和的数学计算量，用现在最先进的计算机也需要几百万甚至政

6、府保密信息的传输上，且商业化应用也已经起步。自更长的时间。从这个意义讲，rsa方案在目前来说依然是十2003年起，瑞士日内瓦的idQuantique公司以及美国纽约分安全可靠的。然而，量子平行计算概念的出现，极大地市的神奇量子科技公司(MagiQ)，都发表了可以传送量子减少了计算所需的时间，也就是说，量子计算机一旦发明，密钥的商品。2004年6月3日，世界上第1个量子密码通rsa方案密码系统就不再是安全的了。同时，des方案密码信网络在美国马萨诸塞州剑桥城正式投入运行。该系统系统也可以由量子搜索方

7、法破译。所以说，传统密码学受连接6个网络节点，涵盖剑桥城的哈佛大学、波士顿大学，到了量子力学原理的灾难性的打击。幸运的是，我们也可以及BBN科技公司。2004年秋天，日内瓦的因特网服务以利用量子力学原理建立起一套更为安全可靠的密码体供应商Deekpoint与idQuantique共同展示了一个网络，可系——量子密码体系”。以将日内瓦内的好几个服务器数据备份到10km外的站收稿日期：2010—05—05作者简介：孙晓磊(1980一)，女，硕士，主要从事计算机应用技术研究。98四川兵工学报台，并通过量

8、子加密网络，频繁地发送新钥匙。中国也在别是他可处于多个不同态的叠加态。近几年展开了量子保密通信系统的研究。2003年7月，中在量子信息系统中，常用量子位或量子比特(qubit)表国科学技术大学中科院量子信息重点实验室的科学家在示信息单元，量子比特是2个逻辑态的叠加态该校成功铺设了1条总长为3．2kln的“特殊光缆”——lI)=d10)+卢f1)，ff+}口J=1(1)套基于量子密码的保密通信系统。我们只能说{)为IO)的概率为lOtI，l)为I1)的概率由于在光纤传输过程中，光子很