量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)探測(cè)效率失配下安全性研究.pdf

1、量子通信是近年來發(fā)展起來的新型通信技術(shù)，是量子理論和信息論相結(jié)合產(chǎn)生的新學(xué)科，它在理論上被證明具有無條件安全性的通信方式，而量子密鑰分發(fā)是目前量子通信中研究最為深入、應(yīng)用最為廣泛的一種方案。
　　實(shí)際量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)與理論還存在一定的差異，比如不同單光子探測(cè)器之間的效率不匹配，這些差異可能被竊聽者利用來獲取部分甚至全部密鑰信息，因此實(shí)際量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)需要嚴(yán)格的安全性分析和論證或者采用設(shè)備無關(guān)的新型協(xié)議，這是當(dāng)前研究的重點(diǎn)。

2、>　　本文重點(diǎn)研究量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)中效率失配攻擊下的安全性研究。這篇論文主要包括以下幾個(gè)工作。
　　論文首先簡(jiǎn)要地介紹了量子通信的發(fā)展歷程，量子密鑰分發(fā)協(xié)議的基本概念，背景知識(shí)；其次介紹了典型的量子密鑰分發(fā)協(xié)議BB84協(xié)議和B92協(xié)議，以及論文中所用到的單光子探測(cè)器和基于相位編碼的雙M-Z干涉儀的基本知識(shí)。
　　第二，討論了量子密鑰分配系統(tǒng)中兩個(gè)單光子探測(cè)器效率失配帶來的安全性漏洞，研究了偽態(tài)攻擊和時(shí)移攻擊兩種攻擊，并討論了

3、兩種攻擊異同。偽態(tài)攻擊是指竊聽者截獲并對(duì)每個(gè)發(fā)端發(fā)出的量子態(tài)執(zhí)行完整的測(cè)量，然后基于測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生一個(gè)新的時(shí)移信號(hào)，在探測(cè)器效率不匹配情況下竊聽者可以掌握一部分信息，而不會(huì)引入任何錯(cuò)誤；時(shí)移攻擊是指竊聽者不測(cè)量發(fā)端發(fā)來的量子態(tài)，相反，Eve只需把Alice的信號(hào)按她的意愿向前或向后進(jìn)行簡(jiǎn)單的時(shí)移。
　　第三，論文給出了目前實(shí)驗(yàn)室所用的基于相位編碼的BB84協(xié)議的QKD系統(tǒng)，提出了一種利用ID210單光子探測(cè)器的自由運(yùn)行模式克服時(shí)移攻

4、擊的方案。該方案利用ID210探測(cè)器代替ID201探測(cè)器，克服了ID201探測(cè)器必須門控的弊端，進(jìn)而從根本上克服時(shí)移攻擊。
　　第四，論文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了 QKD系統(tǒng)的同步模塊，利用STM32單片機(jī)控制兩個(gè)可編程延時(shí)芯片DS1023-200和MC100EP195，進(jìn)行兩級(jí)延時(shí)，前者進(jìn)行粗延時(shí)調(diào)節(jié)，后者進(jìn)行細(xì)延時(shí)調(diào)節(jié)，克服原來AD9501芯片的手動(dòng)調(diào)節(jié)帶來的不便，提高了同步效率。隨后給出利用完全遍歷法以及遍歷法改進(jìn)完成軟件實(shí)現(xiàn)。