中國電信公開一項(xiàng)量子密鑰分發(fā)專利

4月17日消息（南山）據(jù)國家知識產(chǎn)權(quán)局，中國電信近期公開了一項(xiàng)量子密鑰分發(fā)專利，公開號：CN117579266A，發(fā)明人：陳家明；張炳；余艷；朱子；方建臣；陳濤。

專利摘要顯示，本申請?zhí)峁┝肆孔用荑€分發(fā)方法、裝置、電子設(shè)備及存儲介質(zhì)。方法包括：通過離散型隨機(jī)源生成離散隨機(jī)信號；對離散隨機(jī)信號進(jìn)行探測處理，根據(jù)探測結(jié)果得到原始序列；對原始序列進(jìn)行偏置糾錯處理，得到真隨機(jī)數(shù)序列；根據(jù)真隨機(jī)數(shù)序列生成發(fā)送方的量子密鑰分發(fā)結(jié)果和接收方的量子密鑰分發(fā)結(jié)果。由于本申請離散型隨機(jī)源生產(chǎn)的離散型隨機(jī)變量探測得到的真隨機(jī)數(shù)序列具有非周期性、非確定性、不可被預(yù)測和不可被復(fù)制等特點(diǎn)，是真正意義上的隨機(jī)數(shù)，消除了被破解的風(fēng)險(xiǎn)，保障了密鑰和簽名信息的安全性。

據(jù)介紹，隨著信息技術(shù)日新月異的發(fā)展，尤其是進(jìn)入21世紀(jì)后，人們對新時代的通信應(yīng)用提出了更高層次的需求。經(jīng)典的數(shù)字簽名安全性源于非對稱密鑰加密技術(shù)(RSA和ECC)，這些經(jīng)典的數(shù)字簽名協(xié)議安全性是建立在數(shù)學(xué)計(jì)算復(fù)雜度之上，并不能給出完整的數(shù)學(xué)安全性證明。量子計(jì)算機(jī)利用量子比特的并行計(jì)算和量子糾纏的特性，可在較短的時間內(nèi)解決一些傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)難以處理的問題，使得依賴數(shù)學(xué)計(jì)算復(fù)雜度來保證信息安全的傳統(tǒng)數(shù)字簽名方案將不再安全。

但是現(xiàn)有的密鑰仍然是基于中心化節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生，基于經(jīng)典密碼學(xué)實(shí)現(xiàn)密鑰分發(fā)、數(shù)字簽名驗(yàn)證等步驟，例如利用OTP方法來提高私鑰安全性。但是，根據(jù)經(jīng)典信息理論，在實(shí)際使用過程中OTP系統(tǒng)的安全性直接依賴于所使用的密鑰是否符合協(xié)議要求：即生成密鑰在理論上的真隨機(jī)性，以及足夠長密鑰的安全分發(fā)，其中，足夠長往往指密鑰理論上需要無限長的數(shù)字組成序列。而現(xiàn)有的密鑰分發(fā)方法中密鑰長度有限，屬于偽隨機(jī)數(shù)范疇，當(dāng)攻擊者獲取相關(guān)生成信息，那么密文被破解的風(fēng)險(xiǎn)性就將大大提高。

此外，發(fā)送方和接收方需要實(shí)時生成和交換密鑰，而每個密鑰必須與明文長度相等只能使用一次，大幅增加保密難度，在實(shí)施數(shù)字簽名過程中采用的簽名算法、驗(yàn)證算法也存在極大的安全隱患。

本申請?zhí)峁┑募夹g(shù)方案，利用量子隨機(jī)數(shù)發(fā)生器進(jìn)行真隨機(jī)數(shù)的構(gòu)建，消除了被破解的可能性，產(chǎn)生的隨機(jī)密鑰是真正意義上的隨機(jī)數(shù)；在執(zhí)行量子數(shù)字簽名時，基于量子力學(xué)的無條件安全性作為保障，解決了傳統(tǒng)數(shù)字簽名安全性依賴數(shù)學(xué)計(jì)算復(fù)雜度的問題，可實(shí)現(xiàn)密鑰的安全分發(fā)，以物理手段保證簽名信息的安全性。

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