量子密钥分发与经典加密方法融合关键技术研究

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1、分类号：TP18单位代码：10183研究生学号：2010531041密级：公开吉林大学博士学位论文量子密钥分发与经典加密方法融合关键技术研究ResearchontheKeyTechnologyofFusingQuantumKeyDistributionandClassicalEncryptionMethods作者姓名：韩家伟专业：计算机应用技术研究方向：网络安全指导教师：刘衍珩教授培养单位：计算机科学与技术学院2018年6月量子密钥分发与经典加密方法融合关键技术研究ResearchontheKeyTechno

2、logyofFusingQuantumKeyDistributionandClassicalEncryptionMethods作者姓名：韩家伟专业名称：计算机应用技术研究方向：网络安全指导教师：刘衍珩教授学位类别：工学博士培养单位：计算机科学与技术学院论文答辩日期：2018年06月5日授予学位日期：2018年月日论文评阅人：答辩委员会组成：姓名职称工作单位姓名职称工作单位盲审专家正高级电子科技大学主席王宽全教授哈尔滨工业大学盲审专家正高级同济大学委员杨华民教授长春理工大学盲审专家正高级大连理工大学秦贵和教授吉

3、林大学申铉京教授吉林大学赵宏伟教授吉林大学未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否则，应承担侵权的法律责任。博士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均

4、已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：2018年6月5日《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿声明研究生院：本人同意《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》出版章程的内容，愿意将本人的学位论文委托研究生院向中国学术期刊（光盘版）电子杂志社的《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿，希望《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》给予出版，并同意在《中国博硕士学位论文评价数据库》和CNKI系列数据库中使用，同意按章程规定享受相关权益。论文级别：□硕士■博士学科专业：计算

5、机应用技术论文题目：量子密钥分发与经典加密方法融合关键技术研究作者签名：指导教师签名：年月日作者联系地址（邮编）：作者联系电话：摘要摘要量子密钥分发与经典加密方法融合关键技术研究数据加密传输是保证网络中数据安全的重要措施，随着计算机和网络技术地迅猛发展，很多领域中的重要和机密数据需要通过网络进行加密传输。云计算、大数据、量子计算的兴起给依赖数学复杂度来保障安全的经典网络加密方法带来了挑战。原来需要几十万年完成的破解任务被缩短至几天甚至几个小时内完成。经典加密方法的优势是对于网络中的各种传输需求和数据格式都有较

6、成熟的加密算法，关键在于如何保护密钥的安全。通过量子密钥分发技术进行密钥分发和加密，实现对需要保护的机密数据基于比特的“一次一密”，是可证安全的加密通信技术。量子密钥分发的优势是可以保证量子密钥的高度安全性。因而，将量子密钥分发与经典加密方法进行融合可以有效地利用各自的优势，实现大量数据的安全加密。量子密钥分发采用与经典网络相对独立的量子网络，在与经典网络融合对数据进行加密时，存在量子密钥管理、量子网络状态检测、量子密钥的存储和转存、量子密钥分发路由选择等问题。因此，需要设计将量子密钥分发与经典加密有效融合的

7、模型和方法，利用量子密钥高度安全地进行网络数据加密传输。本文针对经典加密方法中的对称加密方法、非对称加密体制以及图像加密等特定应用的加密方法与量子密钥分发相融合的关键技术开展了研究工作，主要贡献和创新点包括：1.量子密钥分发与经典对称加密的融合方法（1）在量子密钥分发与经典对称加密方法融合时，针对量子密钥的更新管理问题，提出了基于滑动窗口的量子密钥管理算法RSQKW。首先，引入滑动窗口机制管理量子密钥的消耗；然后，通过量子密钥生成速率协商滑动窗口的控制参数；最后，利用量子密钥本身的随机特性计算滑动窗口的滑动步

8、长，滑动窗口中的量子密钥序列作为新生成的用于经典加密算法的密钥。在真实的量子密钥分发网络中的实验结果验证了该算法可以更有效地管理量子密钥。（2）在量子密钥分发与经典对称加密方法融合时，基于RSQKW基础上，进一步提出了包含三层结构的依据量子网络状态自适应管理量子密钥的模型SQKR。首先，定义了量子密钥分发与经典加密方法的融合模型，给出各层的定义和功能；然后，通过探测量子网络状态QBER等参数，依据量