用于QKD的基于准循环LDPC的自适应密钥协商方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109450590A(43)申请公布日2019.03.08(21)申请号201810971916.X(22)申请日2018.08.24(71)申请人浙江九州量子信息技术股份有限公司地址311201浙江省杭州市萧山区经济技术开发区北塘路436号-1(72)发明人李丽仙解女兰卢潇鸣宋萧天赵义博(51)Int.Cl.H04L1/00(2006.01)H04L9/08(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图2页(54)发明名称用于QKD的基于准循环LDPC的自适应密钥协商方法(57)摘要一种用于QKD的基于准循环LDPC码的自适应密钥协商方法，包括以下步骤：1)设置准循环LDPC码H及打孔比特位置P；2)将待协商密钥进行扩展，得到待编码数据序列；3)对待编码数据序列进行双向编码操作，发送给译码端进行译码操作；4)进行译码；5)缩短；6)进行新一轮的译码操作，跳转到第4)步，更新所收到的比特初始信息并执行译码；7)重复进行第4)、5)、6)步直到译码成功或达到密钥协商流程的终止条件。与现有技术相比，本发明采用准循环LDPC码，基于软信息译码的LDPC纠错算法以及动态自适应交互机制三大部分内容。采用双向协商的机制进行，发送端和接收端根据系统实际密钥处理速率进行不同程度的编码和译码操作，提高数据处理速率。CN109450590ACN109450590A权利要求书1/1页1.一种用于QKD的基于准循环LDPC的自适应密钥协商方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：1)设置准循环LDPC码H及打孔比特位置P；2)将待协商密钥按照已设置的LDPC码H及打孔位置P进行扩展，得到待编码数据序列；3)对待编码数据序列进行双向编码操作，双向计算校验子S并通过经典信道发送给译码端进行译码操作；4)进行译码，译码成功则完成密钥协商过程，若译码失败则跳转到第5)步骤；5)缩短，根据当前译码失败后的变量节点的对数似然比信息的绝对值大小进行比特缩短的选择，并将选择的比特位置信息经过经典信道发送给编码端，并执行第6)步；6)根据收到的缩短比特位置将编码序列对应位置的比特信息经经典信道发送给译码端进行新一轮的译码操作，跳转到第4)步，更新所收到的比特初始信息并执行译码；7)重复进行第4)、5)、6)步直到译码成功或达到密钥协商流程的终止条件。2.如权利要求1所述的用于QKD的基于准循环LDPC的自适应密钥协商方法，其特征在于，所述准循环LDPC码H的设置为基于有限域构造，辅以掩模、散列、叠加，并对码H进行了消环操作，根据使用码H的规模大小进行最小环长的约束和限制，构造性能和结构上优化的码。3.如权利要求2所述的用于QKD的基于准循环LDPC的自适应密钥协商方法，其特征在于，所述打孔采用有意删除算法进行LDPC码的打孔，对所有可能的位置进行打孔，该打孔方式添加评估打孔图样的价值函数来针对性的进行打孔位置的取舍。4.如权利要求1所述的用于QKD的基于准循环LDPC的自适应密钥协商方法，其特征在于，所述译码算法采用经典通信中的修正的最小和译码算法，基于软信息进行译码。5.如权利要求1所述的用于QKD的基于准循环LDPC的自适应密钥协商方法，其特征在于，所述缩短步骤中：根据译码收敛情况选择最不确定的比特位进行公开，单次缩短的比特公开数量基于准循环LDPC的基础矩阵码率及单次处理密钥量进行优化选择。2CN109450590A说明书1/5页用于QKD的基于准循环LDPC的自适应密钥协商方法技术领域[0001]本发明涉及QKD系统的密钥协商技术领域，特别涉及一种用于QKD的基于准循环LDPC的自适应密钥协商方法。背景技术[0002]QKD系统(量子密钥分配系统)由一个发送端和一个接收端构成，其光学与硬件数据处理部分获得原始密钥信息，这些原始密钥信息通过数据后处理工作，包括对基、密钥协商、保密放大等环节获得一致且安全的最终密钥。[0003]在密钥后处理工作中密钥协商的目的是将发送端与接收端密钥中因器件不完善、信道和环境的影响、Eve的窃听等因素造成的随机错误比特进行纠正，最终获得一致的密钥。[0004]密钥协商方法的评价主要关注三个指标：协商准确度，协商效率，交互通信次数。其中协商准确程度衡量协商过程能否有效降低残留误差，用协商后密钥帧中残留误差比特出现的概率BER及协商后有残留误差比特的密钥帧出现的概率FER来评价，范围在[0,1]取值越低，残留误差越少，协商准确度越高；在密钥协商过程中，公开信道传输的冗余信息中包含着密钥本身的信息，该信息为泄露比特，协商效率则是实际泄露比特数和泄露比特数量的理论下界的比值(大于1),在给定误码率的情况下，该值越小，表示协商效率表现越好；密钥协商中，通信双方在公开信道