一种量子密钥分发后处理中对误码进行级联纠错的方法.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CN106027231A(43)申请公布日2016.10.12(21)申请号201510146098.6(22)申请日2015.03.28(71)申请人北京大学地址100871北京市海淀区颐和园路5号(72)发明人郭弘彭翔刘田(74)专利代理机构国防专利服务中心11043代理人江亚平(51)Int.Cl.H04L9/08(2006.01)权利要求书2页说明书8页附图5页(54)发明名称一种量子密钥分发后处理中对误码进行级联纠错的方法(57)摘要本发明涉及量子密钥纠错领域，尤其涉及一种量子密钥分发后处理中对误码进行级联纠错的方法，对密钥块进行多轮纠错，当一轮纠错结束后，找到本轮被纠正的误码的位置，再通过历史记录信息，找到误码在随机重排前的位置，此时，产生了新的有奇数个错误的块，对这些新定位出有误码的块再次进行二分查错；不断回溯纠错，当发送端和接收端在记录中全部轮数的所有的块下的奇偶校验都一致时停止，这时进入下一轮的纠错。在进行纠错的过程中通过回溯查找，进行伴随错误的纠错，利用历史信息，充分挖掘通信双方的交互信息，在一轮纠错中完成传统协议多轮才能完成的效果，大大提高了纠错效率。CN106027231ACN106027231A权利要求书1/2页1.一种量子密钥分发后处理中对误码进行级联纠错的方法，包括：发送端获取第一原始密钥和误码率估计值；接收端获取第二原始密钥和误码率估计值；发送端和接收端分别根据误码率估计值计算块长，确定各自的调度方案，进行多轮纠错；一轮纠错过程包括如下步骤：S1、发送端产生随机种子并将随机种子发给接收端，发送端和接收端根据随机种子对自身密钥进行随机重排；S2、发送端和接收端根据调度方案中每一轮的密钥分块长度，将第一、二原始密钥进行分块，并给第一、二原始密钥的每个密钥位按照相同顺序编号；S3、发送端和接收端记录随机重排前原始位置与重排后位置的对应关系；S4、发送端和接收端对各自的每个密钥块求奇偶校验和，并且发送端将自身每个密钥块的奇偶校验和发送给接收端；S5、接收端将自身的每个密钥块奇偶校验和与其密钥块编号相同的发送端自身的密钥块奇偶校验和进行异或运算，如果结果为1，则接收端的密钥块奇偶校验和与其密钥块编号相同的发送端的密钥块奇偶校验和不同，其存在奇数个错误；将奇偶校验和不同的密钥块编号发给发送端，其中，接收端和发送端分别将这些奇偶校验和不同的密钥块记作mismatch块；S6、发送端和接收端对各自所有mismatch块进行对块二分：若mismatch块中发送端和接收端对应某一密钥块中的密钥含有奇数个错误时，将发送端和接收端的块内密钥平分成两个子块，把前一个子块的密钥作为S4的输入，运行S4；若mismatch块中发送端和接收端对应某一密钥块中的密钥含有偶数个错误时，不进行纠错；若子块中的密钥长度为1，即定位到了误码出现的位置，将结果输出到S7；S7、根据S6得到的误码的准确位置信息，将接收端对应位的0或1值取反；其特征在于，还包括S8，回溯查错；S8，通过S5找到本轮被纠正的误码的位置，再通过S3记录的历史记录信息，找到误码在随机重排前的位置，此时，产生了新的有奇数个错误的块，在新的块中的误码记作伴随错误；利用历史记录信息，对这些新定位出有误码的块再次进行二分查错；不断回溯纠错，当发送端和接收端在记录中全部轮数的所有的块下的奇偶校验都一致时停止，这时根据纠错的调度方案，进入下一轮的纠错；其中，伴随错误是指，在上一次的纠错过程中，某一块在发送端和接收端的奇偶校验和相等，而在下一次的纠错过程中纠正了这个块的一个误码，则该块中一定存在另一个误码，这个误码成为伴随错误。2.根据权利要求1所述纠错的方法，其特征在于，步骤S6中，若mismatch块中发送端和接收端对应某一密钥块中的密钥含有偶数个错误时，当mismatch块是分块之后第一次的奇偶校验和，则不进行纠错；当mismatch块不是分块之后第一次的奇偶校验和，即前一次二分之后的前一半子块的奇偶校验结果，则对前一次二分之后的后一半子块的密钥进行二分。2CN106027231A权利要求书2/2页3.根据权利要求1所述纠错的方法，其特征在于，调度方案中，初始块长为0.8/e，之后每一轮的块长为前一轮的块长的5倍；其中，e为误码率估计值。3CN106027231A说明书1/8页一种量子密钥分发后处理中对误码进行级联纠错的方法技术领域[0001]本发明涉及量子密钥纠错领域，尤其涉及一种量子密钥分发后处理中对误码进行级联纠错的方法。背景技术[0002]量子密码学，又称量子密钥分发，英文简称QKD，是利用量子力学特性来保证通信安全性。它使通信的双方能够产生并分享一个随机的，安全的密钥，来加密和解密信息。[