文档介绍：西安电子科技大学
硕士学位论文
基于BB84协议的量子密码通信的研究与实现
姓名:陈鑫
申请学位级别:硕士
专业:通信与信息系统
指导教师:裴昌幸
20090101
摘要在军事通信系统和电子商务等领域,信息安全和保密至关重要。量子密钥分配系统基于量子力学基本原理来产生和发布密钥,保证密钥在发布过程中的绝对安全,进而实现通信双方所交换信息的安全保密。本文研究建立基于协议的首先,给出了一种量子通信系统模型,研究了其安全性,并详细分析了协议在无噪信道和有噪信道下的安全性。其次,设计了基于偏振编码的光纤信道量子保密通信系统。基于络编程,实现了协议的软件。高级加密标准用芩惴的基础上,编写了惴ǖ拇耄迪至酥С秩置茉砍ざ、加密解密的惴ā2⒄攵匀植煌ざ鹊拿茉拷辛思用芙饷懿馐裕最后,应用协议得到的密钥,对文字和图片实现了加密解密操作。加解密模块量子通信系统。第三,在研究结果表明,所设计的惴ǖ募用芙饷苣?橥耆贰关键词:量子密钥分配协议惴
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一婢是啤隘叁日期坦里:兰:堑秉承学校严谨的学风和优良的科学道德,本人声明所呈交的论文是我个人在果;也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定,即:研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。学校有权保容,可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证,毕业后结合学位论文研究课题再攥写的文章一律署名单位为西安电子科技大学。西安电子科技大学学位论文创新性声明导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处,本人承担一切的法律责任。本人签名:关于论文使用授权的说明留送交论文的复印件,允许查阅和借阅论文:学校可以公布论文的全部或部分内C艿穆畚脑诮饷芎笞袷卮斯娑本学术论文属于保密,在年解密后适用本授权书。导师签名:
!第一章绪论经典保密通信介绍是在量子理论基础上提出了一种全新的安全通信系统,它从根本上解决了通信线一般而言,加密体系有两大类别,公钥加密体系与私钥加密体系。经典保密长久以来,人们一直有实施秘密通信的愿望。在信息化程度高度发达的当今社会,随着计算机的出现,这种愿望变为一种必然需要杂诘缱由涛瘛⒁薪易和个人档案等C苈爰际跏切畔踩煊虻暮诵募际酰饕J且匝芯客ㄐ盼目的的,研究对传输信息采取何种秘密的交换,以防止第三方截获信息。传统的加密系统,不管是对私钥技术还是公钥技术,其密文的安全性完全依赖于密钥的秘密性。由于截收者的存在,从技术上来说,真正的安全很难保证,而且密钥的分配总是会在合法使用者无从察觉的情况下被消极监听近年来,由于量子力学和密码学的结合,诞生了量子密码学赏瓿山鼋鲇纱呈薹ㄍ瓿傻耐晟票C芟低场A孔用苈胙路被消极监听的问题。已经有研究表明,使用量子力学的特征可以实现两个陌生人之间通信的完美保密。采用密码技术可以屏蔽和保护需要保密的信息,使未授权者不能提取信息。被屏蔽的消息称作明文帘魏蟮南⒊谱髅芪=魑变换成密文的过程称作加密,其逆过程称作解密。对明文进行加密时所采用的一组规则称为加密算法,对密文进行解密时所采用的一组规则称作解密算法。加密和解密算法的操作通常都是在一组密钥刂葡陆械模直鸪莆<用苊茉亢徒饷密钥。通信原理如图所示。图经典保密通信原理图信道
密变换仇,,恢复出明文H绻褂枚猿泼苈胨惴ǎ騅’,如果使用公开》,但其逆运算十分困难。这里的困难是指完成计算所需的时间对于输入的比量子密码通信介绍密钥算法,则隟’不同。整个通信系统的安全性寓于密钥之中。特数而言呈指数增加。举例而言,,,是具有代表系由于其简单方便的特性在最近年得以普及,现代电子商务保密信息量的%法的不可破性,尽管对于己知的算法,计算所需的时间随输入的比特数呈指数增计算机难以求解的问题,量子计算机可以迎刃而解。例如应用肖氏痵明的完善保密系统。这种密码需要一个与所传消息一样长度的密码本,并且这钥之前所进行通信的安全不能得到保证,这一加密体系未能得以广泛应用。现代密码学认为,任何加密体系的加、鳃密算法都是可以公开的,其安全性图中虰是一般通讯中信息发送者和信息接收者的代称。孕息明文黾用鼙浠籈。,得到密文篊通过信道传送到珺对鼋公钥加密体系基于单向函数<锤╔,很容易计算出性的公开密钥算法,其保密性建立在分解有大素数因子的合数的基础上。公钥体依赖于惴。但其存在以下主要缺陷:首先,人们尚无法从理论上证明算加【,我们只要增加密钥的长度即可提高加密体系的安全性,但没人能够肯定是否存在更为先进的快速算法;其