浙江水利水电学院郎燕峰获国家专利权
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龙图腾网获悉浙江水利水电学院申请的专利抗比特泄露的量子私密大小比较协议获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN117081728B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-05发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310132646.4,技术领域涉及:H04L9/08;该发明授权抗比特泄露的量子私密大小比较协议是由郎燕峰设计研发完成,并于2023-02-20向国家知识产权局提交的专利申请。
本抗比特泄露的量子私密大小比较协议在说明书摘要公布了:本发明创造了一种抗比特泄露的量子私密大小比较协议。现有的量子私密大小比较协议利用量子加密技术在不泄露用户私密数据的前提下比较出了私密数据的大小关系。在这一大小比较的过程中,虽然用户的私密数据整体上没有被泄露,但对现有技术进行深入的研究后发现,现有技术仍然泄露了私密数据中某位比特的大小。这与量子私密比较的原则即不泄露私密数据的任何信息相违背。为弥补现有技术的这一缺陷,本发明创造了一种抗比特泄露的量子私密大小比较协议。所述协议可以完全杜绝现有技术中存在的比特泄露问题。相对于现有技术而言,所述抗比特泄露的量子私密大小比较协议具有更高的安全性。
本发明授权抗比特泄露的量子私密大小比较协议在权利要求书中公布了:1.一种抗比特泄露的量子私密大小比较方法,所述方法有两个私密数据大小比较的参与方甲和乙,在一个第三方TP的主持下运行,甲和乙分别拥有私密数据A=aN-1...a1a0和B=bN-1...b1b0,其中aj,bj∈{0,1},j∈{0,1,...,N-1},2N-1≤max{A,B}2N,最左边的比特aN-1和bN-1是最高位;所述方法包括以下六个步骤: 步骤1:第三方TP制备4N个或Bell态,TP把这4N个Bell态分成4组,每组有N个Bell态,用第1组N个Bell态的第1和2个粒子分别组成量子序列A0和A1,用第2组N个Bell态的第1和2个粒子分别组成量子序列B0和B1,用第3组N个Bell态的第1和2个粒子分别组成量子序列P0和P1,用第4组N个Bell态的第1和2个粒子分别组成量子序列P2和P3;为了检测在量子通信过程中是否存在监听行为,TP制备了两组诱骗光子序列DA和DB,其每个光子都随机地选自{|0,|1,|+,|-},其中和这里分别用Z基和X基来表示{|0,|1}和{|+,|-}的测量基,TP将DA中的诱骗光子随机插入由A0、P0和P2组成的量子序列S0中,形成新量子序列SA;TP还将DB中的诱骗光子随机插入由B0、P1和P3组成的量子序列S1中,形成新量子序列SB;然后,第三方TP将SA和SB分别发送给甲和乙;与此同时,TP用Z基对量子序列A1和B1进行测量,如果测量结果是量子态|0和|1,那么对应的比特分别为0和1,这样,TP获得了两个比特串A1=a1N-1...a11a10和B1=b1N-1...b11b10,这里a1j,b1j∈{0,1},j∈{0,1,...,N-1}; 步骤2:甲和乙分别收到SA和SB之后,TP通过经典信道公布SA和SB中诱骗光子的位置和其对应的测量基;甲和乙用TP公布的信息对各自手中的诱骗光子进行量子测量并将测量结果通过经典信道返回给TP;TP收到后核对甲和乙的测量结果,以便检查在量子信道中是否存在窃听者;如果TP发现甲和乙测量结果的错误率在某一预设值内,那么他们进入步骤3;否则,他们将从步骤1重新开始; 步骤3:甲和乙分别丢弃掉SA和SB中的诱骗光子恢复量子序列S0和S1,随后甲用Z基对A0,P0和P2进行测量,测量结果分别记为A0=a0N-1...a01a00,P0=p0N-1...p01p00和P2=p2N-1...p21p20,乙也用Z基对B0,P1和P3进行测量,测量结果分别记为B0=b0N- 1...b01b00,P1=p1N-1...p11p10和P3=p3N-1...p31p30,其中a0j,b0j,p0j,p1j,p2j,p3j∈{0,1},j∈{0,1,...,N-1};甲和乙分别按位计算raj=aj⊕a0j⊕p0j和rbj=bj⊕b0j⊕p1j,其中raj,rbj∈{0,1},RA=raN-1...ra1ra0,RB=rbN-1...rb1rb0,j∈{0,1,...,N-1};甲和乙通过公告分别将比特串RA和RB发给TP; 步骤4:根据p0jp2j的值,甲把所有N个下标即j=0,1,...,N-1分成四组Gk,其中k∈{0,1,2,3},首先把下标N-1归入G0组;若p0N-2p2N-2=p0N-1p2N-1,则下标N-2也归入G0组,否则下标N-2归入G1组;如果p0N-3p2N-3=p0N-1p2N-1,那么把下标N-3也归入G0组,如果p0N-3p2N-3=p0N-2p2N-2,那么把下标N-3归入G1组,否则把下标N-3归入G2组;如果p0N-4p2N-4=p0N-1p2N-1,那么下标N-4将被列入G0组中,如果p0N-4p2N-4=p0N-2p2N-2,那么下标N-4被列入G1组中,如果p0N-4p2N-4=p0N-3p2N-3,那么下标N-4被列入G2组中,否则把下标N-4归入G3组中;以此类推把剩余所有的下标都归入到所述G0、G1、G2或G3四个下标组中;乙也按同样的方法对所有下标进行分组,由于p1jp3j=p0jp2j,所以分组结果是一样的;由于同一组中的p0j或p1j的值都是相同的,所以把同一组中的各个p0j或p1j都统一标记为p0Gk或p1Gk;甲把所有下标及其对应的组号即Gk通过公告发送给第三方TP; 步骤5:TP收到RA,RB,G0、G1、G2和G3信息后,TP用数据RA,RB,A1和B1从它们的最高位开始计算表达式r0j=raj⊕a1j⊕1∩rbj⊕b1j和r1j=raj⊕a1j∩rbj⊕b1j⊕1的值;一旦r0j或r1j的计算值为1,TP就结束计算,然后用下标j去查找其对应的组号Gk,找到组号Gk后,用r0Gk或r1Gk去代替r0j或r1j去进行公告r0Gk=1或r1Gk=1,接下来进入步骤6;否则,继续计算r0j或r1j的值直到RA,RB,A1和B1中的所有比特都计算完为止,最后得到r00=0和r10=0,TP宣布甲和乙的私密数据相等,这里r0j,r1j∈{0,1},R0=r0N-1...r01r00,R1=r1N-1...r11r10,j∈{0,1,...,N-1}; 步骤6:甲和乙根据公告的r0Gk或r1Gk可分别获知各自的p0Gk和p1Gk的值;甲和乙再根据r0Gk=1或r1Gk=1和各自拥有的p0Gk和p1Gk的值私下判断双方私密数据的大小关系:如果r0Gk=1且p0Gk=p1Gk=0或者r1Gk=1且p0Gk=p1Gk=1,那么甲和乙就可推知乙的私密数据大于甲的私密数据即BA;如果r1Gk=1且p0Gk=p1Gk=0或者r0Gk=1且p0Gk=p1Gk=1,那么甲和乙可私下获知甲的私密数据大于乙的私密数据即AB; 所述符号⊕代表两个比特的异或运算;所述符号∩代表两个比特的取小运算。
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