[发明专利]一种量子密钥分发系统中同步修正漏洞检测方法及装置

说明书

本发明公开了一种量子密钥分发系统中同步修正漏洞检测方法及装置，包括波分复用模块、信号光延迟模块、偏振检测模块、经典信息截取模块，检测同步修正过程中信号光所使用的偏振，从而根据该偏振信息选择是否向信号光延迟模块发送激励信号以实施对信号光的延迟，根据接收到的激励信号选择是否对当前的信号光传输施加延迟，并将处理后的信号光发送给接收端，在密钥分发阶段中窃听发射端、接收端所公布的基选择信息，检测员可以再结合同步修正过程中检测员模拟攻击所选择延迟的偏振信息实现对部分密钥的推断，本发明通过模拟针对同步修正漏洞的攻击实现了对该漏洞的检测，对量子密钥分发系统的实际安全性提供了保障。

技术领域

本发明涉及一种针对量子密钥分发(QKD)系统中同步修正过程中存在的漏洞的通用检测方法及装置，属于量子保密通信技术领域。

背景技术

量子密钥分发(QKD)系统被证明是信息理论安全的。然而，QKD系统的实际工程实现上存在一些与理想模型的偏差，这些漏洞给了攻击者窃听密钥的机会，威胁了实际QKD系统的安全性。QKD系统运行密钥分发前的校准准备阶段的实现属于QKD理论协议以外的一些工程设计，因此攻击者针对这一阶段的攻击可以不受QKD安全性证明的保护。具体来说，在商用 QKD系统准备阶段中存在同步修正过程。在这一过程中，Bob利用Alice所发射的同步光与信号光触发计数的时间间隔信息来标定Alice端信号光与Bob端相应探测事件在时间上的匹配关系。由于系统分时地对各个探测器独立进行同步修正，攻击者可以通过对部分探测器的同步修正施加延迟以人为地推迟响应事件的时间标签，随后在QKD系统的密钥分发阶段通过截取公开的经典信道上的信息来推断出部分密钥，从而可以实现信息的窃取。由于这样的基于同步修正漏洞的攻击属于QKD实际设备安全性研究的最前沿发现，一般的商用QKD系统仍未设计实现相应的针对性防御方案，系统处于该漏洞带来的威胁中。综上所述，设计针对同步修正漏洞的检测方案是具有必要性的。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种量子密钥分发系统中同步修正漏洞检测方法及装置，用于模拟同步修正攻击的行为，从而检测该漏洞在QKD系统中是否存在。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种量子密钥分发系统中同步修正漏洞检测装置，包括波分复用模块、信号光延迟模块、偏振检测模块、经典信息截取模块，其中：

所述波分复用模块用于根据不同波长将发射端所发射的光进行空间上的分离得到同步光和信号光，同步光发送给接收端。信号光分别发送给信号光延迟模块、偏振检测模块。

偏振检测模块用于检测同步修正过程中信号光所使用的偏振，从而根据该偏振信息选择是否向信号光延迟模块发送激励信号以实施对信号光的延迟。

所述信号光延迟模块用于根据接收到的激励信号选择是否对当前的信号光传输施加延迟，并将处理后的信号光发送给接收端。

所述经典信息截取模块用于在密钥分发阶段中窃听发射端、接收端所公布的基选择信息。

优选的：偏振检测模块所选择的偏振根据攻击者的需要改变为H、V、P、N中的一种或两种以上偏振。

优选的：信号光延迟模块中所施加延迟的时间长度由攻击实施者根据需要调节。

优选的：根据经典信息截取模块窃听到的基选择信息和偏振检测模块同步修正过程中检测员模拟攻击所选择延迟的偏振信息实现对部分密钥的推断。

一种量子密钥分发系统中同步修正漏洞检测方法，包括以下步骤：

步骤A)，在QKD系统进入校准准备阶段以前，将同步修正攻击所需要的检测装置的各模块接入光路与经典信道中。在同步修正过程中，根据检测员所模拟的攻击方法调节偏振检测模块选择特定偏振的信号光施加延迟的激励信号。信号光延迟模块根据激励信号对信号光施加延迟时间为t的延迟。检测给V、P、N三种偏振的信号光增加延迟的攻击。