吉林大学学报(工学版) ›› 2016, Vol. 46 ›› Issue (2): 535-541.doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201602031

• 论文 • 上一篇    下一篇

基于滑动窗口的量子秘钥管理算法

韩家伟1, 2, 刘衍珩1, 孙鑫3, 宋立军2   

  1. 1.吉林大学 计算机科学与技术学院,长春 130012;
    2.长春大学 量子通信技术实验室,长春 130022;
    3.吉林大学 符号计算与知识工程教育部重点实验室,长春 130012
  • 收稿日期:2014-07-06 出版日期:2016-02-20 发布日期:2016-02-20
  • 通讯作者: 刘衍珩(1958-),男,教授,博士生导师.研究方向:移动网络,网络安全.E-mail:lyh_lb_lk@hotmail.com E-mail:Jason.hjw@gmail.com
  • 作者简介:韩家伟(1978-),男,博士研究生,副教授.研究方向:网络安全,量子保密通信.E-mail:Jason.hjw@gmail.com
  • 基金资助:

    国家自然科学基金项目(61373123,61401413); 吉林省科技发展计划项目(20150414004GH,20140101187JC, 20140101206JC-18); 长春市科技计划项目(2014217)

Quantum key management algorithm based on sliding window

HAN Jia-wei1, 2, LIU Yan-heng1, SUN Xin3, SONG Li-jun2   

  1. 1. College of Computer Science and Technology, Jilin University, Changchun 130012,China;
    2. Quantum Cryptography Laboratory, Changchun University, Changchun 130022,China;
    3.Key Laboratory of Symbolic Computation and Knowledge Engineering of Ministry of Education, Jilin University, Changchun 130012,China
  • Received:2014-07-06 Online:2016-02-20 Published:2016-02-20

RICH HTML

1   

PDF (PC)

414

摘要：

针对量子秘钥分发(QKD)技术应用在经典网络加密时量子秘钥管理的问题,提出了一种基于滑动窗口的量子秘钥管理算法(RSQKW).算法首先引入滑动窗口机制控制量子秘钥的消耗;然后通过探测到的量子网络的状态和量子秘钥生成速率协商滑动窗口的控制参数;最后利用量子秘钥本身的随机特性计算滑动窗口的滑动步长,滑动窗口中的量子秘钥序列作为新生成的用于经典加密算法的秘钥.与传统方法相比,该算法能够在应用量子加密到经典网络环境时更好的动态管理量子秘钥.在真实的量子秘钥分发网络中的实验结果证明了该算法的可行性和有效性.

关键词: 计算机应用, 量子密钥分发, 滑动窗口, 秘钥管理, QKD协议

Abstract:

A Random Sliding Quantum Key Window (RSQKW) management algorithm is proposed in order to handle the problem of applying Quantum Key Distribution (QKD) in classical network encryption. First, a sliding window mechanism is introduced to control quantum key consumption. Then, the algorithm negotiates the control parameters of the sliding window by detecting the status of the quantum communication network and the final quantum key generated rate. Finally, using the stochastic characteristics of the quantum key to calculate the sliding step width, the quantum key series in the sliding window can be used as a new secret key for classical encryption algorithm. Comparing with traditional method, the RSQKW algorithm can better dynamically manage the quantum key and enhance the efficiency and effectiveness of quantum key distribution and management. Experimental results in a real quantum key distribution network demonstrate the feasibility and effectiveness of the proposed algorithm.

Key words: computer application, quantum key distribution, sliding window, key management, QKD protocol

中图分类号: 

  • TP393
[1] 吴华,赵于康,赵勇,等. 实用化光纤量子加密电话网络和高速数据传输系统 现场应用与安全管理[J]. 中国科学:信息科学,2014,44(3): 312-321.
Wu Hua,Zhao Yu-kang,Zhao Yong,et al. Field application and security management of a telephone network and a high speed data transmission system with practical fiber quantum cryptography[J]. Scien-tia Sinica Informationis,2014,44(3):312-321.
[2] Fröhlich B,Dynes J F,Lucamarini M,et al. A quantum access network[J]. Nature,2013,501 (7465):69-72.
[3] 刘晓慧,裴昌幸,聂敏. 量子无线通信网络构建及性能分析[J]. 吉林大学学报:工学版,2014,44(4):1177-1181.
Liu Xiao-hui,Pei Chang-xing,Nie Min. Quantum wireless communication network model and performance analysis[J]. Journal of Jilin University (Eng-ineering and Technology Edition),2014,44(4):1177-1181.
[4] Wang Qing-le,Gao Fei,Liu Bin,et al. Anonymous quantum communications using the quantum one-time pad[J]. Physica Scripta,2015,90(0151021): 1-6.
[5] Peev M,Dynes J F,Fasel S,et al. The SECOQC quantum key distribution network in Vienna[J]. New Journal of Physics,2009,11(7): 75001-75037.
[6] Stucki D,Legre M,Buntschu F,et al. Long-term performance of the Swiss quantum quantum key distribution network in a field environment[J]. New Journal of Physics,2011,13:123001-123018.
[7] Sasaki M,Fujiwara M,Ishizuka H,et al. Field test of quantum key distribution in the Tokyo QKD Net-work[J]. Optics Express,2011,19(11): 10387-10409.
[8] 吴华,王向斌,潘建伟. 量子通信现状与展望[J].中国科学:信息科学,2014,44(3):296-311.
Wu Hua,Wang Xiang-bin,Pan Jian-wei. Quantum communication: status and prospects[J]. Scientia Sinica Informationis 2014,44(3): 296-311.
[9] Neppach A,Pfaffel-Janser C,Wimberger I,et al. Key management of quantum generated keys in IPsec[C]//Proceedings of the International Conference on Security and Cryptography,Porto,Portugal,2008: 177-183.
[10] Alléaume R,Branciard C,Bouda J,et al. Using quantum key distribution for cryptographic purposes: A survey[J]. Theoretical Computer Science,2014,560: 62-81.
[11] Fujiwara M,Domeki T,Moriai S,et al. Highly secure network switches with quantum key distribution systems[J]. International Journal of Network Security,2015,17(1): 34-39.
[12] Gottesman D,Lo H K,Lutkenhaus N,et al. Security of quantum key distribution with imperfect devices[J]. Quantum Information & Computation,2004,4(5):325-360.
[1] 刘富,宗宇轩,康冰,张益萌,林彩霞,赵宏伟. 基于优化纹理特征的手背静脉识别系统[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1844-1850.
[2] 王利民,刘洋,孙铭会,李美慧. 基于Markov blanket的无约束型K阶贝叶斯集成分类模型[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1851-1858.
[3] 金顺福,王宝帅,郝闪闪,贾晓光,霍占强. 基于备用虚拟机同步休眠的云数据中心节能策略及性能[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1859-1866.
[4] 赵东,孙明玉,朱金龙,于繁华,刘光洁,陈慧灵. 结合粒子群和单纯形的改进飞蛾优化算法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1867-1872.
[5] 刘恩泽,吴文福. 基于机器视觉的农作物表面多特征决策融合病变判断算法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1873-1878.
[6] 欧阳丹彤, 范琪. 子句级别语境感知的开放信息抽取方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1563-1570.
[7] 刘富, 兰旭腾, 侯涛, 康冰, 刘云, 林彩霞. 基于优化k-mer频率的宏基因组聚类方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1593-1599.
[8] 桂春, 黄旺星. 基于改进的标签传播算法的网络聚类方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1600-1605.
[9] 刘元宁, 刘帅, 朱晓冬, 陈一浩, 郑少阁, 沈椿壮. 基于高斯拉普拉斯算子与自适应优化伽柏滤波的虹膜识别[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1606-1613.
[10] 车翔玖, 王利, 郭晓新. 基于多尺度特征融合的边界检测算法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1621-1628.
[11] 赵宏伟, 刘宇琦, 董立岩, 王玉, 刘陪. 智能交通混合动态路径优化算法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1214-1223.
[12] 黄辉, 冯西安, 魏燕, 许驰, 陈慧灵. 基于增强核极限学习机的专业选择智能系统[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1224-1230.
[13] 傅文博, 张杰, 陈永乐. 物联网环境下抵抗路由欺骗攻击的网络拓扑发现算法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1231-1236.
[14] 曹洁, 苏哲, 李晓旭. 基于Corr-LDA模型的图像标注方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1237-1243.
[15] 侯永宏, 王利伟, 邢家明. 基于HTTP的动态自适应流媒体传输算法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1244-1253.
Viewed
Full text


Abstract

Cited
  Shared   
  Discussed   
No Suggested Reading articles found!
版权所有 © 《吉林大学学报(工学版)》编辑部
地址：长春市人民大街5988号　电话：+86-431-85095297　传真：+86-431-85094074　E-mail: xbgxb@jlu.edu.cn
本系统由北京玛格泰克科技发展有限公司设计开发