量子通信网络中节点行为可信管理研究

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本文研究课题来源于国家自然基金(No.61572086、No.61402058)项目的资助。量子通信网络相比于经典通信网络,由于可以实现严格数学证明下的安全性,在信息安全领域存在着极大的利用价值,已经成为各国重点发展的下一代通信网络。西方发达国家甚至将其提高到国家安全战略的高度,加大投入力度,确保在下一代通信网络来临之前抢占信息技术的制高点,以保证在信息科技行业和高科技产业的巨大优势。然而,量子通信目前主要的通信方式是点对点通信,与经典通信网络的多用户、网络化的距离还相差甚远。由于现有的条件不能满足量子通信的理想物理器件,导致量子通信网络中存在着许多不确定性和安全性,若不能很好的解决这些不确定性和安全性问题,将会成为制约量子通信网络应用的发展。其实,未来的量子通信与传统通信一样,同样存在着节点的篡改信息、行为抵赖以及节点隐私泄露的问题。这些问题归根结底是如何对实现节点行为可信管理的问题,而解决这些问题的关键在于结合量子通信的基本物理特性,研究并提出一种适用于量子通信网络的节点行为可信管理模型及方法。基于上述背景,本文首先研究了量子的基本特性(包括量子纠缠特性和量子隐形传态),并对影响节点行为可信相关因素进行介绍,利用量子隐形传态来安全传输节点相关信任信息,并以此为基础,提出了基于层次分析的直觉模糊集理论节点行为可信评估模型,该模型能很好的对在量子通信网络中的节点行为可信作出评估,且通过实例验证了该模型的可行性及安全性;其次,针对量子通信网络中可能存在与经典网络类似的信息篡改、行为抵赖以及节点隐私泄露等问题,提出利用基于GHZ态的量子群签名方案来解决节点行为可信管理问题,研究并提出了量子通信网络中节点行为可行管理模型,并通过实例验证了该该模型能有效地防止节点信息的篡改、行为抵赖以及隐私泄露等问题;最后,针对通信的本质是资源共享最大化,通过对量子纠缠特性的研究,将资源共享与量子纠缠特性相结合,提出了一种基于Bell态的资源访问控制协议,同时举例验证了该协议的可行性,验证分析了该协议的安全性,这为未来量子安全通信的节点行为可信管理提供了一种有价值的新思路。
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