[发明专利]一种基于轨道角动量的多用户量子身份认证方法

说明书

本发明公开了一种基于轨道角动量的多用户量子身份认证方法，基于分布式网络系统多用户量子身份认证，先进行认证准备，然后认证阶段以轨道角动量的方位角对量子用户实施分组，以轨道角动量的纠缠特性实现轨道角动量的远程传态，网络的不同节点均共享认证加密密钥，用户和可信中心共享的加密密钥及认证的用户身份均为量子态信息，以量子轨道角动量编码分布式网络的认证用户。利用量子信息提高了认证系统的安全性，利用轨道角动量提高了系统的认证效率，增加了同等条件下参与认证的用户数量。在多用户网络的安全认证研究具有一定的实用意义。

【技术领域】

本发明属于网络身份认证技术领域，具体涉及一种基于轨道角动量的多用户量子身份认证方法。

【背景技术】

身份认证作为网络信息系统的重要应用技术保护了系统的数据和网络服务不被未授权用户访问。基于用户身份的资源访问控制策略是网络资源安全性的关键。计算机网络验证用户身份的技术包括用户密钥、用户携带的物品及用户具备的独一无二的特征。量子信息以测不准原理和不可克隆定理保证了信息的无条件安全。以量子信息为网络用户的独一无二特征使得量子身份认证技术的具有其它认证技术无法替代的绝对安全性。

网络用户的身份认证系统常由示证者，信息处理系统、可信中心及数据库系统构成。如果身份认证系统的诸元素中至少有一个以量子信息形式完成，则身份认证系统即为量子身份认证系统。量子身份认证不但可以认证经典信息的用户实行，也可以认证拥有量子信息的用户身份。

目前网络用户的量子身份认证方案分为两类，即共享经典信息型与共享纠缠态型。共享经典信息的量子身份认证方案首先编码共享测量基，接收方以共享对应的测量基测量接收粒子。然后公布测量结果及测量粒子的具体位置，发送方通过对比分析测量结果判断接收者身份是否真实。方案虽然利用量子信息的不可复制及不可克隆原理，但需要提前共享一组经典信息，使得认证系统的安全性依赖于共享信息的安全性，从而影响了量子身份认证的安全性，且方案仅用于单用户认证系统。量子身份认证方案中通常给定通信双方共享纠缠态，利用纠缠交换和隐形传态技术认证通信实体身份。共享纠缠态型的方案较共享信息类型的认证方案具有一定的优势，由于量子态不可克隆定理的存在，方案中生成的密钥不会被非法方复制和传播，利用纠缠交换和测量塌缩现象可以有效地减少经典信息的传输量，利用量子隐形传态可以实现无差错的量子信道传输。非法方对纠缠态的测量必然会引起纠缠态的塌缩，这样就给通信合法方的测量引入了错误，从而达到窃听检测的目的。但是共享纠缠态是很强的条件，需要预先对纠缠态粒子进行安全地分发，在网络中的量子身份认证方案中一般利用可信任的第三方完成此工作。身份认证的安全性依赖第三方可信的安全性，但多方用户认证需要多粒子的纠缠，认证效率低，认证过程复杂。

当网络中存在N个用户节点时，需要认证的密钥数量将达到N²。此时网络系统的认证难度将增加，过程变得更为复杂。为了丰富网络用户的认证密钥，提高认证效率，减少认证时间，本文提出了基于轨道角动量的多用户身份认证方案。方案利用量子轨道角动量编码认证用户，根据轨道角动量的自旋角首选分组认证用户，以轨道角动量的纠缠特性实现用户与子服务器的量子隐形传态，在可信中心的辅助下完成不同拓扑荷值的用户身份的同时认证。

【发明内容】

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于轨道角动量的多用户量子身份认证方法，利用量子信息提高了认证系统的安全性，利用轨道角动量提高了系统的认证效率，增加了同等条件下参与认证的用户数量。在多用户网络的安全认证研究具有一定的实用意义。

本发明采用以下技术方案：

一种基于轨道角动量的多用户量子身份认证方法，基于分布式网络系统多用户量子身份认证，先进行认证准备，然后在认证阶段以轨道角动量的方位角对量子用户实施分组，以轨道角动量的纠缠特性实现轨道角动量的远程传态，网络的不同节点均共享认证加密密钥，用户和可信中心共享的加密密钥及认证的用户身份均为量子态信息，以量子轨道角动量编码分布式网络的认证用户。