[发明专利]一种不经意量子密钥分配的后处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及不经意量子密钥分配及经典的后处理领域，具体涉及一种不经意量子密钥分配的后处理方法。

背景技术

如今大数据的发展越来越快，数据库查询服务变得越来越广泛，因此查询数据库时的隐私问题也变得越来越重要。这种在数据库查询时的隐私保护问题最早由Chor等人在1995年提出，被称为隐私信息检索(Private Information Retrieval，PIR)，这种策略能够避免数据库持有者获取用户查询语句的相关信息，从而保护用户隐私，但同时也暴露了数据库安全性的问题。随后Gertner等人针对数据库安全性的问题提出了对称隐私信息检索(Symmetrically Private Information Retrieval，SPIR)，这可以被描述为：一个用户Alice想获取数据库持有者Bob所持数据库中的一个元素，但她不希望Bob知道自己具体对哪个元素感兴趣(用户隐私)，反过来Bob不允许Alice获得数据库中其他敏感的信息(数据库隐私)。

由于经典SPIR方案的通信和计算复杂度很高，Giovannetti等人在2008年首次提出用量子方法来解决这个问题，即量子隐私查询(Quantum Private Query，QPQ)。量子隐私查询的出现很好地解决了经典方案的不足，但是这种方案存在不实用的缺点。于是Jakobi等人在2011年提出了一种实用的数据库隐私查询方案，该方案在数据库和查询用户之间进行不经意量子密钥分配，并经过经典的后处理过程，来实现隐私查询的目的。这种量子隐私查询方案相对较为实用，因为它只需要制备单光子，现有技术设备容易实现，因此能更好地推广到实际应用中。此外，该方案还能够有效抵抗量子存储攻击、发送伪造量子态攻击以及纠缠测量攻击，同时还能抵抗信道的损失。

然而，已有的基于单光子的不经意量子密钥分配的后处理方法都还没有达到精确控制查询用户已知密钥位数的效果，也就是说，查询用户最终获得的已知密钥位数是概率性的，这可能会对数据库的安全性造成影响，此外还无法适用于一些特殊的数据库查询服务，例如返回指定个数查询结果的数据库查询服务。

发明内容

本发明的目的在于解决现有不经意量子密钥分配的后处理方法的不足，提供一种不经意量子密钥分配的后处理方法，以期使数据服务中心能根据具体的应用需求，精确地控制查询用户知道任意位数(但是事先约定好的)的密钥，从而既能提高数据库的安全性，又能更好地应用于一些特殊的数据库查询服务。

本发明为解决技术问题所采用如下的技术方案是：

本发明一种不经意量子密钥分配的后处理方法的特点是，在数据库查询服务中，存在一个数据服务中心S和一个查询用户U，所述数据服务中心S向所述查询用户U分配一个N位不经意密钥K，其中，所述数据服务中心S知道所述不经意密钥K中所有的N比特，而所述查询用户U仅知道所述不经意密钥K的任意m比特，1≤m≤N，且所述数据服务中心S不知道所述查询用户U具体m比特的位置；所述后处理方法是按如下步骤进行：

步骤1：判断m＝1是否成立，若成立，则执行步骤2；否则，执行步骤4；

步骤2：所述数据服务中心S和所述查询用户U之间进行n次不经意量子密钥分配，从而建立n个N位的预处理不经意密钥{K₁,K₂,…,K_i,…K_n}，K_i表示任意第i个N位的预处理不经意密钥，i＝1,2,...,n；

步骤2.1：所述查询用户U事先生成一个秘密的正整数x，1≤x≤N；

步骤2.2：初始化i＝1；

步骤2.3：所述数据服务中心S利用不经意量子密钥分配方法生成第i个长度为N的原始不经意密钥ROK_i，其中，所述数据服务中心S知道所述第i个原始不经意密钥ROK_i所有的N比特，而所述查询用户U仅知道所述第i个原始不经意密钥ROK_i中的若干比特；并将所述若干比特中的一个已知位的下标记为j，1≤j≤N；

步骤2.4：所述查询用户U利用式(1)计算第i轮位移量s_i并发送给所述数据服务中心S：

s_i＝j-x (1)