量子秘密共享协议的研究

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随着信息学科研究的深入和科学技术的不断发展,量子信息渐渐走入科研工作者乃至大众的视线中。其中,量子密码由于其依靠物理特性获得的无条件安全性而倍受关注,加之量子计算机的远远超越普通计算机的强大计算能力,这些使得经典密码学受到极大冲击。鉴于以上这些因素的影响,对于量子密码的研究引起了大量学者的关注并成为一个研究热点。量子力学本身所具有的测不准,不可区分等特性成为了量子保密通信领域坚实且可靠的物理基础。在此基础之上,量子密码学利用量子通信的优势在密钥分配协议的设计上有很大的优势以及良好的保密性,因此有关密钥分配及信息在多方之间共享传递的量子协议有很高的研究价值。该方向的研究在两方密钥分配之外,还涉及多方秘密共享协议,本文则主要涉及多方秘密共享协议的研究。  本文在量子密码成熟的物理基础之上,主要在秘密共享协议的设计层面,力求在通过物理保证的安全性之上避免协议设计层面的缺陷导致的协议的不安全性。除此之外,本文还针对协议的设计层面进行安全分析以确保协议在多方面的安全性。在最后结合不同物理资源的情景对协议进行效率分析,对比不同协议之间的优劣。具体工作如下:  第一,本文提出了一个由多方决定秘密内容的秘密共享协议,然后详细分析了该协议在各个方面的安全性。通过分析表明该协议可以抵御一般性质的量子个体攻击,和经典的中间人攻击,不诚实参与者攻击。与其他协议相比,该协议每一个参与者都有权力决定影响最终秘密信息的内容,因此在多人密钥协商,多人密钥分配上有较强的应用性。  第二,对一个现有协议进行了不安全性分析表明该协议对子秘密的安全性不能得到保证,并且该协议过于忽略了经典信道对安全性的影响。在此之上,对协议进行了重新设计,并通过安全分析表明新协议可以抵抗不诚实参与者攻击,量子个体攻击及纠缠交换攻击。最后将新协议与原协议进行比较说明新协议更安全,更高效。  第三,提出一个多方与多方的秘密共享协议,不同于一般协议只实现了秘密共享功能,该协议还考虑到了子秘密的更新和成员增减的问题。随后进行了安全分析,该协议可以抵抗不诚实参与者攻击并在秘密更新中也有良好的安全性。最后进行效率分析,通过与几个同类型协议的互相对比来说明新协议的优势。
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