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仲裁量子签名协议的安全性分析与改进

2020-12-09阅读(287)

仲裁量子签名协议的安全性分析与改进

论文摘要

量子签名是借鉴经典数字签名的设计思想,利用量子力学的基本特性来实现对量子信息完整性,认证性及不可否认性保护的密码学原语。而仲裁量子签名（AQS）是其中重要的研究分支,对现有仲裁量子签名协议的安全性分析,对于评价协议的安全性,发掘其安全性漏洞,以及改进安全性有重要意义。本文对最近六年内的一些尚未被分析的仲裁量子签名协议进行安全性分析,发现了其存在的安全性问题,并提出一些改进方案以增强协议的安全性,具体地,主要完成了如下四项工作:（1）分析了一类基于QOTP算法改进的AQS协议,从酉算子对易的角度,给出了攻击者成功伪造签名所使用酉算子的一般解的求解方法;（2）针对基于D-QOTP算法的AQS协议,在自适应选择消息攻击下,给出了选择性伪造的攻击方法,并给出了签名者成功否认签名的概率;（3）针对基于链式CNOT算法的AQS协议,发现了该协议中二进制串到置换群上的映射和链式CNOT算法的特殊性质,利用该特性,接收者有1/2的概率可以伪造签名,签名者也有1/4的概率否认签名;然后给出了三种改进方式:常量填充法,多重链式CNOT算法和循环链式CNOT算法;（4）首次构造了旋转算子和置换算子,并利用该算子设计了面向多量子比特消息签名的AQS协议,并在目前所有已知的攻击下对该协议做安全性分析,结果表明,该协议能够抵抗目前所有已知的伪造攻击和签名者的否认攻击。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  •   1.1 研究背景以及意义
  •   1.2 研究现状
  •   1.3 论文工作及章节安排
  •     1.3.1 论文的工作
  •     1.3.2 章节安排
  • 第二章 相关的基础知识
  •   2.1 量子信息的基本概念
  •     2.1.1 量子比特、叠加态与纠缠态
  •     2.1.2 量子纠缠态
  •     2.1.3 算子与量子门
  •     2.1.4 算子对易与等价
  •     2.1.5 内积与外积
  •     2.1.6 密度算子
  •   2.2 量子力学的基本原理
  •     2.2.1 不确定性原理
  •     2.2.2 不可克隆定理
  •   2.3 量子态比较
  •     2.3.1 单拷贝情况下的QSTC测试
  •     2.3.2 多拷贝情况下的量子态比较
  •   2.4 AQS的安全模型
  •     2.4.1 AQS的基本通信模型
  •     2.4.2 安全性假设
  •   2.5 现有的针对AQS协议的攻击
  •     2.5.1 一个典型的AQS协议
  •     2.5.2 存在性伪造
  •     2.5.3 签名者的否认
  •   2.6 本章小结
  • 第三章 针对现有的AQS协议的安全性分析
  •   3.1 针对Guo等协议的安全性分析
  •     3.1.1 协议描述
  •     3.1.2 安全性分析
  •   3.2 针对Zhang等改进方案的安全性分析
  •   3.3 针对Liu等协议的安全性分析
  •     3.3.1 协议描述
  •     3.3.2 安全性分析
  •   3.4 针对Li等协议的安全性分析
  •     3.4.1 协议描述
  •     3.4.2 安全性分析
  •   3.5 本章小结
  • 第四章 针对链式CNOT算法协议的改进
  •   4.1 带常量填充的链式CNOT算法
  •   4.2 多重链式CNOT算法
  •   4.3 循环链式CNOT算法
  •   4.4 算法性能比较
  •   4.5 基于循环链式CNOT算法的协议
  •     4.5.1 协议描述
  •     4.5.2 安全性分析
  •     4.5.3 效率分析
  •   4.6 本章小结
  • 第五章 基于旋转和置换算子的AQS协议
  •   5.1 协议描述
  •   5.2 安全性分析
  •     5.2.1 抗伪造性
  •     5.2.2 抗否认性
  •   5.3 与现有协议比较
  •   5.4 本章小结
  • 第六章 总结与展望
  •   6.1 总结
  •   6.2 不足和展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 攻读学位期间取得的研究成果

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 闻楷

    导师: 孙斌

    关键词: 仲裁量子签名,伪造,否认,链式

    来源: 北京邮电大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学,信息科技

    专业: 物理学,电信技术

    单位: 北京邮电大学

    分类号: O413;TN918.91

    总页数: 80

    文件大小: 3736K

    下载量: 52

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