[发明专利]半量子安全直接通信方法和存储介质

权利要求书

1.一种具有双向身份认证功能及抵御信道噪音的半量子安全直接通信方法，其特征在于，所述的具有双向身份认证功能及抵御信道噪音的半量子安全直接通信方法使拥有强量子能力的第一通信方将秘密信息直接传输给只有弱量子能力的普通用户第二通信方，进行安全的量子直接通信，包括：

1)第一通信方计算M_A＝m||h(m)，其中h()为安全单向的哈希函数，“||”代表关联运算，m为n比特的秘密信息；第一通信方计算在ECC纠错码下，M_A的码长，记作M_E；之后，第一通信方基于M_A的值制备一串Bell态粒子序列制备规则为：当M_A＝0时，第一通信方制备当M_A＝1的时候，第一通信方制备接着第一通信方基于窃听检测字符串IS的值，计算在ECC下IS的码长IS_e，基于IS_e制备窃听检测粒子序列C，制备规则和第一通信方制备Bell态粒子序列S的规则一致；第一通信方得到窃听检测粒子序列C，并将窃听检测粒子序列C按照粒子下标顺序，分成相同长度的C_A和C_B；为了防止特洛伊木马攻击，第一通信方和第二通信方需要准备两组设备，每组设备包括波长滤波器和光子数分裂器；基于密钥K1，第一通信方对Bell态粒子序列S进行经典加密操作，得到序列根据K2,第一通信方将序列Q和C_B进行重组得到序列S_N；保存C_A序列粒子，并将S_N序列的粒子发送给第二通信方；

2)收到第一通信方发送的S_N序列后，第二通信方将所有的粒子放入延时设备中，第二通信方根据K2，将序列S_N恢复成序列Q和C_B,并根据K1，按照对应的解密算法解密Q，得到序列接着第二通信方对序列S中的粒子执行Z基测量操作，得到测量结果为MR_B∈{00,11,01,10}，第二通信方执行运算，得到M'＝m'||h(m')，其中，||代表关联运算，m’与h(m)’相关联，包括：如果MR_B的值为00或者11，或如果MR_B的值为01或者10，或第二通信方接着对M'进行解码操作，基于ECC码，第二通信方得到M′_A＝m′||h(m)′；第二通信方计算h(m')，并将计算得到的h(m')和收到的h(m)'进行对比；如果h(m')＝h(m)'，第二通信方解码得到的消息m'为第一通信方发送的秘密消息，完成对第一通信方的身份认证；

3)根据密钥K2，第二通信方对序列C_B进行加密，得到C_BR＝E_k2(C_B)；同时，第二通信方根据K2对C_BR序列进行重排，得到序列C_BN；第二通信方将序列C_BN反射回第一通信方；

4)当第一通信方收到序列C_BN后，根据密钥K2，第一通信方对序列C_BN进行顺序恢复，并解密C_BR得到C_B；第一通信方对C_B和本地的C_A执行Bell测量，得到了一串Bell态粒子序列，接着第一通信方规定代表二进制字符0，代表二进制字符1；得到序列IS_e'∈{0,1}；基于ECC，第一通信方对IS_e'∈{0,1}进行解码得到IS'，第一通信方判断IS'是否等于第一通信方在步骤1)中得到的IS，如果相等，第一通信方确认秘密信息已经成功传输给第二通信方，并且同时完成对第二通信方的身份认证。

2.一种计算机可读存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行如权利要求1所述的具有双向身份认证功能及抵御信道噪音的半量子安全直接通信方法。