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无线信道的密钥生成方法 被引量:18
1
作者 李古月 胡爱群 石乐 《密码学报》 2014年第3期211-224,共14页
本文回顾了近二十年来物理层安全领域的发展,着重追踪了基于密钥的物理层安全机制的演变过程.无线信道密钥生成方法的核心在于合法通信双方通过公共信道和无差错的反馈信道通信共同产生一组安全密钥.而无线信道的短时互易性为基于密钥... 本文回顾了近二十年来物理层安全领域的发展,着重追踪了基于密钥的物理层安全机制的演变过程.无线信道密钥生成方法的核心在于合法通信双方通过公共信道和无差错的反馈信道通信共同产生一组安全密钥.而无线信道的短时互易性为基于密钥的物理层安全机制提供了实际应用的可能.根据该密钥生成方法的流程,本文首先从互易性验证、误差补偿、信道特征及去相关四个方面对信道的测量,结合真实的应用场景作了详细的分析.而在测量值量化、信息调和以及保密增强环节,分别讨论了该领域已有文献在这些环节提出的方法的理论依据并对比了基于各种不同方法的密钥的生成算法的优劣.最后,本文归纳了在第五代移动通信方式下该领域潜在的研究方向和可能面临的难题. 展开更多
关键词 物理层安全 多径衰落 信道测量 信息调和 保密增强
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Delayed error verification in quantum key distribution 被引量:13
2
作者 Chun-Mei Zhang Xiao-Tian Song +6 位作者 Patcharapong Treeviriyanupab Mo Li Chao Wang Hong-Wei Li Zhen-Qiang Yin Wei Chen Zheng-Fu Han 《Chinese Science Bulletin》 SCIE EI CAS 2014年第23期2825-2828,共4页
Quantum key distribution(QKD)provides an unconditional secure key generation method between two distant legitimate parties Alice and Bob based on the fundamental properties of quantum mechanics,in the presence of an e... Quantum key distribution(QKD)provides an unconditional secure key generation method between two distant legitimate parties Alice and Bob based on the fundamental properties of quantum mechanics,in the presence of an eavesdropper Eve.Since key reconciliation cannot always assure that the reconciled keys between Alice and Bob are identical,error verification is an important step in QKD.In this paper,we propose a scheme of delayed error verification using extra keys gained by privacy amplification with an arbitrarily small failure probability.The proposed scheme simplifies the post-processing procedure in QKD,which can be applied in practical QKD systems. 展开更多
关键词 量子密钥分配 误差检定 延迟 量子密钥分发 无条件安全 生成方法 量子力学 误差校验
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公开协商所提取的无条件安全秘密钥长度 被引量:5
3
作者 刘胜利 王育民 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第4期436-439,共4页
讨论了在公共信道上利用无条件安全秘密钥协商协议来公开协商提取秘密钥,并借助于UniversalHash函数和Rényi熵阐明了所提取的密钥长度与协议中的信息协商和保密增强的关系.
关键词 无条件安全 信息协商 保密增强 密钥协商
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量子密钥分配后处理概述 被引量:6
4
作者 李默 张春梅 +2 位作者 银振强 陈巍 韩正甫 《密码学报》 CSCD 2015年第2期113-121,共9页
基于量子力学的基本原理(未知量子态的不可克隆原理、量子态测量原理、量子不确定性原理等),量子密钥分配(quantum key distribution,QKD)提供了一种能够在合法的通信双方(通常记为Alice和Bob)之间产生无条件安全密钥的方式.一次一密(On... 基于量子力学的基本原理(未知量子态的不可克隆原理、量子态测量原理、量子不确定性原理等),量子密钥分配(quantum key distribution,QKD)提供了一种能够在合法的通信双方(通常记为Alice和Bob)之间产生无条件安全密钥的方式.一次一密(One-Time-Pad,OTP)是一种被证明为无条件安全的密码体制.将量子密钥分配过程和一次一密的密码体制结合起来可以实现无条件安全的保密通信.自从1984年以来,学者们提出了许多新的量子密钥分配协议.量子密钥分配主要包括两个阶段:量子信号传输阶段和后处理阶段.量子信号传输阶段主要是包括Alice和Bob在量子信道中进行的量子态的发送、接收和测量等操作.后处理阶段主要包括对基、误码估计、密钥协商(纠错)、错误校验和保密放大过程.随着高速量子密钥分配系统的迅速发展,后处理阶段成为制约其高速性能的瓶颈.因此,快速有效的后处理算法的研究在高速量子密钥分配系统中有着相当重要的作用.本文主要对量子密钥分配后处理阶段各个过程的原理及其具体的实现方法做一简要概述. 展开更多
关键词 量子密钥分配 后处理 密钥协商 保密放大
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基于安全极化码的密钥协商方法 被引量:5
5
作者 张胜军 钟州 +1 位作者 金梁 黄开枝 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第6期1413-1419,共7页
针对密钥协商过程中的信息泄露问题,该文综合考虑信息协商和隐私放大提出了基于安全极化码(SPC)的密钥协商方法,打通了从量化误比特率(QBER)条件到密钥中断概率(SKOP)需求的桥梁。首先,将QBER建模为加性高斯白噪声(AWGN)信道的传输误比... 针对密钥协商过程中的信息泄露问题,该文综合考虑信息协商和隐私放大提出了基于安全极化码(SPC)的密钥协商方法,打通了从量化误比特率(QBER)条件到密钥中断概率(SKOP)需求的桥梁。首先,将QBER建模为加性高斯白噪声(AWGN)信道的传输误比特率(TBER),进而将QBER优势转化为AWGN信道优势;然后,利用高斯近似计算出各极化子信道的传输错误概率,并进一步推导出安全极化码的译码误比特率上下界;最后,根据密钥中断概率阈值利用遗传算法构造出合适的安全极化码实现密钥协商。仿真结果表明,该文所提的密钥协商方法能够满足设计的密钥中断概率需求,且具有比低密度奇偶校验(LDPC)码更高的密钥协商效率。 展开更多
关键词 密钥协商 物理层安全 安全极化码 隐私放大
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高效短种子量子密钥分配保密放大方案设计 被引量:4
6
作者 刘翼鹏 郭建胜 崔竞一 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期265-274,共10页
针对目前保密放大方案存在的随机种子使用量大的问题,提出了一种基于模块化广义Trevisan随机提取器结构的量子密钥分配(QKD)保密放大的设计方案,并借助量子边信息分析理论,给出了该方案的安全性证明。结果表明,该方案不仅能够抵抗量子攻... 针对目前保密放大方案存在的随机种子使用量大的问题,提出了一种基于模块化广义Trevisan随机提取器结构的量子密钥分配(QKD)保密放大的设计方案,并借助量子边信息分析理论,给出了该方案的安全性证明。结果表明,该方案不仅能够抵抗量子攻击,而且能有效节约随机种子,实现可扩展的高效保密放大。 展开更多
关键词 量子光学 量子密码 量子密钥分配 保密放大 广义Trevisan随机提取结构 种子伪随机扩展
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无条件安全的不经意传输 被引量:2
7
作者 杨波 陈恺 《计算机学报》 EI CSCD 北大核心 2003年第2期202-205,共4页
讨论了基于阶大于 1、小于 2的任意阶R啨nyi熵的盋茉銮吭谑迪植痪獯湫槭钡陌踩蕴跫?.协议中未对接收方的计算能力做任何限制性假设 ,因而在所给的安全性条件下 ,协议是无条件安全的 .
关键词 密码学 不经意传输 RENYI熵 保密增强 无条件安全
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利用保密增强实现基于混沌激光同步的安全密钥分发 被引量:4
8
作者 赵琦 王龙生 +2 位作者 郭园园 王云才 王安帮 《中国科技论文》 CAS 北大核心 2016年第14期1587-1593,共7页
提出了利用保密增强后处理的方法来实现基于互耦合激光器混沌同步的安全密钥分发。采用基于随机码的通用类哈希函数对不安全的裸钥进行保密增强处理,可产生安全的密钥。数值模拟表明,经保密增强处理后,合法通信方密钥与窃听者的密钥间... 提出了利用保密增强后处理的方法来实现基于互耦合激光器混沌同步的安全密钥分发。采用基于随机码的通用类哈希函数对不安全的裸钥进行保密增强处理,可产生安全的密钥。数值模拟表明,经保密增强处理后,合法通信方密钥与窃听者的密钥间的互相关系数下降了1个数量级;合法通信方的信息泄露量最高仅为10-5比特量级;窃听者对安全密钥比特的平均正确窃听概率接近于零信息泄露量概率值0.5。该方法可有效解决窃听者通过单向耦合同步方式的窃听问题,增强混沌密钥分发系统的安全性。 展开更多
关键词 保密通信 密钥分发 混沌同步 保密增强
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无条件安全密钥的提取 被引量:1
9
作者 刘胜利 王育民 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第10期128-130,共3页
借助于Universalhash 函数和Rényi 熵,讨论了通信双方在公共信道上利用无条件安全密钥协商协议来提取秘密钥时。
关键词 无条件安全 信息协调 保密增强 密钥协商
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基于FPGA的高速QKD系统保密增强算法实现 被引量:3
10
作者 路后兵 赵军 阴泽杰 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第2期197-205,共9页
量子密钥分发(QKD)过程中,保密增强算法用于消除QKD过程本身泄露以及可能被窃听者窃取的密钥信息,从而保证生成的量子密钥的安全。现有多种CPU软件实现方案。为提高算法安全性、集成度,并降低功耗,研究了采用FPGA实现的高速Toeplitz矩... 量子密钥分发(QKD)过程中,保密增强算法用于消除QKD过程本身泄露以及可能被窃听者窃取的密钥信息,从而保证生成的量子密钥的安全。现有多种CPU软件实现方案。为提高算法安全性、集成度,并降低功耗,研究了采用FPGA实现的高速Toeplitz矩阵相乘保密增强算法方案。通过采用矩阵分块并行计算、流水线结构等加速运算方法,该方案在每次处理256 Kbits输入密钥时最大安全成码速率达到20 Mbps,在每次处理1 Mbits输入密钥时最大安全成码速率达到5 Mbps。此外,还能适应一次计算1 Mbits内任意长度的输入密钥,也能适应0~1之间的任意压缩比例,有助于未来实用化高速QKD系统研制。 展开更多
关键词 量子光学 保密增强 矩阵分块并行计算 TOEPLITZ矩阵 FPGA 量子密钥分发
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基于空域对称加扰和安全极化编码的无协商密钥生成方法 被引量:3
11
作者 张胜军 金梁 +3 位作者 黄宇 朱世磊 黄开枝 钟州 《中国科学:信息科学》 CSCD 北大核心 2019年第4期486-502,共17页
针对现有密钥生成方法流程繁琐的问题,本文利用空域对称加扰和安全极化编码提出了一种无协商的密钥生成方法,仅需安全传输和隐私放大两步即可生成密钥.首先,空域对称加扰以类信号噪声代替传统的Gauss噪声具有更高的安全性并为合法信道... 针对现有密钥生成方法流程繁琐的问题,本文利用空域对称加扰和安全极化编码提出了一种无协商的密钥生成方法,仅需安全传输和隐私放大两步即可生成密钥.首先,空域对称加扰以类信号噪声代替传统的Gauss噪声具有更高的安全性并为合法信道提供了信道优势,保证了安全容量的存在性;然后,基于该信道优势和系统性能需求提出了基于Gauss近似和遗传算法的安全极化码构造算法,确保了传输比特的安全性;最后,利用安全极化编码和空域对称加扰实现了私密比特的安全传输,并对其进行隐私放大生成密钥.仿真结果验证了空域对称加扰和安全极化编码的有效性,并进一步说明了所提密钥生成方法能够满足系统性能的需求. NIST测试结果表明了生成的密钥具有很强的随机性. 展开更多
关键词 密钥生成 物理层安全 空域对称加扰 安全极化编码 隐私放大
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敌手能力有限时基于生成对抗网络的保密增强 被引量:3
12
作者 李西明 吴嘉润 吴少乾 《计算机科学与探索》 CSCD 北大核心 2021年第7期1220-1226,共7页
保密增强是指通信双方在共享一个部分保密的串S且敌手只知道该串的部分信息的情况下,通过在公共信道上进行协商来提取一个更短的但是保密度更高的串S′,使敌手得知关于S′的信息几乎可以忽略。近期人们使用生成对抗网络(GANs)实现了存... 保密增强是指通信双方在共享一个部分保密的串S且敌手只知道该串的部分信息的情况下,通过在公共信道上进行协商来提取一个更短的但是保密度更高的串S′,使敌手得知关于S′的信息几乎可以忽略。近期人们使用生成对抗网络(GANs)实现了存在敌手的安全通信。主要研究了敌手能力有限时,利用生成对抗网络实现保密增强的问题。首先提出了保密增强的实现场景,通信双方利用交流信息产生密钥,敌手监听交流信息。然后参考Abadi等人的基本加密通信模型中的神经网络结构,设计了保密增强的通信模型。实验测试了在敌手获知部分信息或敌手计算能力较弱时的保密增强通信。经过修改激活函数和过滤器,以及增加模型复杂度,最终结果表明,在敌手获知70%的通信信息时,或者通信方比敌手模型复杂时,通信双方均能协商出一个安全的密钥,完成保密增强的功能。 展开更多
关键词 保密增强 生成对抗网络(GANs) 全连接网络 激活函数
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一种OFDM系统信道密钥生成方法 被引量:2
13
作者 赖凤麟 姜永广 +1 位作者 咸立文 张桂祥 《电讯技术》 北大核心 2018年第3期313-319,共7页
提出了一种在正交频分复用(OFDM)系统中提取信道频率响应(CFR)表征信道特征,经过探测、量化、协商、一致性确认以及隐私放大生成信道密钥的方法。首先,利用OFDM系统多载波的优势,在各个子信道提取信道特征,并进行量化;然后,采用滑窗密... 提出了一种在正交频分复用(OFDM)系统中提取信道频率响应(CFR)表征信道特征,经过探测、量化、协商、一致性确认以及隐私放大生成信道密钥的方法。首先,利用OFDM系统多载波的优势,在各个子信道提取信道特征,并进行量化;然后,采用滑窗密钥生成机制以及分段校验,通过一次位置信息交互,高效地完成协商,生成初始信道密钥;最后,利用隐私放大函数生成信道密钥。所提方法通过滑窗生成大量密钥比特,以一轮协商代替多轮协商;只限定初始密钥最大长度,使得初始密钥在长度及信息两个维度保持随机化。 展开更多
关键词 正交频分复用系统 信道密钥 频率响应 滑窗 隐私放大
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基于时变水声信道的物理层密钥生成方案 被引量:2
14
作者 徐明 范以萌 蒋昌俊 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2019年第12期2660-2670,共11页
随着无线网络的不断发展,物理层安全问题逐渐成为广泛关注的焦点.针对水声信道存在的多径效应和多普勒效应,如何在合法节点比敌手对声源信息不确定性更高的情况下提取出高度保密的公共密钥这一问题,提出一种基于时变水声信道的物理层密... 随着无线网络的不断发展,物理层安全问题逐渐成为广泛关注的焦点.针对水声信道存在的多径效应和多普勒效应,如何在合法节点比敌手对声源信息不确定性更高的情况下提取出高度保密的公共密钥这一问题,提出一种基于时变水声信道的物理层密钥生成方案.首次准确刻画出多径多普勒效应下的α阶Rényi熵,并得出合法节点和敌手关于声源序列的不确定性.在此基础上,提出一种具有强安全性的密钥协商协议,该协议利用Hash函数构造一元高阶多项式完成通信双方的身份认证,实现索引序列和预选密钥在公开信道下的安全传输.此外,利用双线性映射设计出一种不依赖随机种子长度与随机性并能抗主动攻击的保密增强协议.通过信息理论,证明了方案的健壮性、保密性和正确性,并得出密钥泄露率和敌手主动攻击成功率的上界.仿真实验表明,当声源信息量为50000 b时,该方案密钥泄露率的上界为3.74×10^-6,敌手主动攻击成功率的上界为5.468×10^-20,验证了方案的可行性. 展开更多
关键词 水声信道 物理层 Rényi熵 密钥协商 保密增强
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完善保密方案中的优先退化协议
15
作者 胡予濮 杨波 张玉清 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第4期535-535,543,共2页
本文给出一类新的完善保密协议———优先退化协议 ,它与以往的优先提取协议具有不同的功能 :优先提取是指通信伙伴的互信息被首先提取 ,而优先退化是指敌方掌握的信息被首先退化 .本文讨论了优先退化协议有效的条件 。
关键词 完善保密方案 优先退化协议 通信协议
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一种防主动攻击保密增强的实现
16
作者 刘胜利 田建波 王育民 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第11期138-140,共3页
本文提出了一种协议:用通信双方所共享的部分保密的信息对公开信道上的消息进行认证,因而用这种协议所实现的保密增强能够以一定的概率防止敌手的主动攻击.最后分析了这种协议中的数据分块大小与主动攻击成功概率之间的关系。
关键词 保密增强 消息认证 无条件安全 秘密钥协商
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基于弱相干光的实际QKD系统的安全性研究 被引量:1
17
作者 张东升 权菊香 +1 位作者 周春源 丁良恩 《量子光学学报》 CSCD 北大核心 2006年第3期135-138,共4页
实际量子密钥分发系统使用的单光子源主要是由弱激光脉冲经衰减得到。它不是理想单光子源而是服从泊松分布的准单光子源。每个非空光脉冲中包含多光子的概率不为零,强大的窃听者可利用此获得一些关于最终密钥的信息。因此,有必要研究实... 实际量子密钥分发系统使用的单光子源主要是由弱激光脉冲经衰减得到。它不是理想单光子源而是服从泊松分布的准单光子源。每个非空光脉冲中包含多光子的概率不为零,强大的窃听者可利用此获得一些关于最终密钥的信息。因此,有必要研究实际QKD系统的安全性。采用对多光子进行分束窃听、单光子最佳攻击相结合的方案,用Shannon信息理论分析了基于弱相干光的实际QKD系统的安全性。研究结果表明实际QKD系统对于分束窃听和最佳攻击是安全的,并给出合法通信双方在该攻击方案下所容忍的误码率上限。 展开更多
关键词 量子密钥 分束窃听 最佳攻击 保密增强
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敌手存储容量有限时的保密增强 被引量:1
18
作者 杨波 王卫卫 王育民 《通信学报》 EI CSCD 北大核心 2001年第10期1-5,共5页
本文研究以下情况时的保密增强,存在一个二元离散无记忆广播信源以非常高的速率广 播随机比特串,并已知敌手的存储容量有限、计算能力无限。得出了通信双方以一定的概率提取 出一个高度保密的秘密钥长度的下界以及敌手关于秘密钥信息... 本文研究以下情况时的保密增强,存在一个二元离散无记忆广播信源以非常高的速率广 播随机比特串,并已知敌手的存储容量有限、计算能力无限。得出了通信双方以一定的概率提取 出一个高度保密的秘密钥长度的下界以及敌手关于秘密钥信息量的上界。 展开更多
关键词 保密增强 平滑熵 Rényi熵 存储容量 保密通信
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无条件安全的量子茫然传送
19
作者 杨威 黄刘生 +1 位作者 罗永龙 陈国良 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第8期1543-1547,共5页
茫然传送作为安全多方计算的基础协议具有重要的理论研究和实用价值.目前已有的经典环境中的各茫然传送协议大都基于公钥密码学或一些附加的计算困难性假设,而这些基础在量子计算机制下将变得相当脆弱.本文根据量子贝尔态的特性,提出了... 茫然传送作为安全多方计算的基础协议具有重要的理论研究和实用价值.目前已有的经典环境中的各茫然传送协议大都基于公钥密码学或一些附加的计算困难性假设,而这些基础在量子计算机制下将变得相当脆弱.本文根据量子贝尔态的特性,提出了一种新的量子茫然传送协议,对其正确性与安全性进行了分析与证明.该协议可同时抵抗通信信道中噪声和可能存在的窃听,在安全性、健壮性、窃听检测等方面均优于经典计算环境下的各种茫然传送协议. 展开更多
关键词 茫然传送 保密增强 贝尔态 无条件安全
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一种利用无条件认证实现的强保密增强协议
20
作者 刘胜利 马文平 王育民 《计算机学报》 EI CSCD 北大核心 2000年第3期237-241,共5页
要解决保密增强中的防主动攻击的问题 ,就必须对公共信道上的通信内容进行认证 .文中提出并分析了一种新的用纠错码构造认证码的方法 ,这种认证码构造简单且对域 GF (q)上的任意一个码都找到一个相应的认证码 .如果通信双方共享一个 nbi... 要解决保密增强中的防主动攻击的问题 ,就必须对公共信道上的通信内容进行认证 .文中提出并分析了一种新的用纠错码构造认证码的方法 ,这种认证码构造简单且对域 GF (q)上的任意一个码都找到一个相应的认证码 .如果通信双方共享一个 nbit的部分保密串 S,则可以构造一种基于 (2 m,k,2 m - k +1)扩展 RS码的认证码 ,其中 m =n/k且 2 m>k,只要双方间共享一个至少 3mbit的认证密钥 ,就有可能在一个不安全且非认证的公共信道上实现一个强保密增强协议 ,使得敌手主动攻击成功的概率不超过 k/2 m,提取出的高度保密串的长度约为敌手关于 S的 Rényi熵的大小 .且当 n足够大时 ,总能提取出多于 3mbit的秘密信息 。 展开更多
关键词 保密增强 认证码 纠错码 保密通信 信息安全
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