[发明专利]基于密钥卡的抗量子计算应用系统近距离节能通信方法和系统

说明书

本发明涉及基于密钥卡的抗量子计算应用系统近距离节能通信方法和系统，抗量子计算应用系统包括应用服务器和应用客户端,应用客户端包括应用终端和应用IC卡，各成员配有密钥卡,应用终端和应用IC卡获得对应随机数，并与应用服务器随机数、通信密钥表相结合提取通信密钥，令其对应用服务器分发的票据进行认证获得信任的会话密钥，利用信任的会话密钥实现近距离通信，各成员利用公开的抗量子计算公钥结合密钥卡提取所需公钥，保证量子计算机无法得到用户公钥，降低被量子计算机破解风险。应用客户端仅需查表获得与应用服务器加密通信的通信密钥，计算速度快，延长应用客户端电池使用时间。

技术领域

本发明涉及智能家庭设备技术领域，特别是涉及基于密钥卡的抗量子计算应用系统近距离节能通信方法和系统。

背景技术

随着信息化技术和社会经济的不断发展，人们的生活水平得到了不断的提高，生活节奏也逐渐加快，人们在日常生活中逐渐出现了各种需要近距离身份认证的场景，如门禁刷卡、交通刷卡、上班考勤等。随着智能化设备的逐渐增加，人们对智能化的操作以及数据传输的安全提出了更高的要求。一般使用非对称密钥加密来保证数据的安全性，非对称密钥加密需要使用不同的密钥来分别完成加密和解密操作，一个公开发布，即公钥，另一个由用户自己秘密保存，即私钥。信息发送者用公钥去加密，而信息接收者用私钥去解密；或者信息发送者用私钥去加密，而信息接收者用公钥去解密。一般身份认证方法中需要在应用客户端之间协商密钥，由于应用客户端常为低性能设备，许多服务无法很好的支持。

目前传统的通信加密和传输安全，都是依赖于复杂的数学算法。即由于目前计算机的计算能力所限，来不及在需求所在的时间段内计算出结果，因此可以说现在的数字密码体系是安全的。但是这种安全性现状已经越来越受到量子计算机的威胁。例如，针对经典密码学中的非对称密钥算法，存在专用的量子计算机算法(shor算法等)进行破解。在计算能力强大的量子计算机面前，即便是再高级的保密通信，只要是通过当前的通信手段，都会面临被破译和窃听的可能。因此，建立实际可用的整套量子通信网络方案已经是迫在眉睫的刚需。

正如大多数人所了解的，量子计算机在密码破解上有着巨大潜力。当今主流的非对称(公钥)加密算法，如RSA加密算法，大多数都是基于大整数的因式分解或者有限域上的离散对数的计算这两个数学难题。他们的破解难度也就依赖于解决这些问题的效率。传统计算机上，要求解这两个数学难题，花费时间为指数时间(即破解时间随着公钥长度的增长以指数级增长)，这在实际应用中是无法接受的。而为量子计算机量身定做的秀尔算法可以在多项式时间内(即破解时间随着公钥长度的增长以k次方的速度增长，其中k为与公钥长度无关的常数)进行整数因式分解或者离散对数计算，从而为RSA、离散对数加密算法的破解提供可能。

现有技术存在的问题：

(1)现有技术中，应用服务器没有可靠的防护措施。应用服务器是应用系统的中心网元，而且有Internet上网能力，很有可能被感染病毒木马，从而被窃取信息；或者被攻击导致瘫痪，从而导致整个应用系统方案的瘫痪。

(2)现有技术中，应用终端密钥存储于应用终端存储器中，暴露于应用终端的病毒木马的威胁之下，可以被恶意软件或恶意操作窃取。

(3)由于量子计算机能快速通过公钥得到对应的私钥，因此现有的建立在公私钥基础之上的应用系统通信方法容易被量子计算机破解。

(4)如果密钥卡内存储公钥、私钥，则低功耗的应用终端难以承受其计算量，不仅计算缓慢，而且容易导致电量迅速消耗完毕。

(5)如果密钥卡内存储对称密钥池，则作为通信中心的应用服务器需要存储多个大容量对称密钥池，将极大消耗应用服务器的存储空间。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种基于密钥卡的抗量子计算应用系统近距离节能通信方法和系统。