[发明专利]基于量子隐形传态和无线局域网的智能门禁系统

权利要求书

1.基于量子隐形传态和无线局域网的智能门禁系统，包括智能钥匙终端、WIFI无线路由器和智能门禁终端，智能钥匙终端通过WIFI无线路由器实现对智能门禁终端的智能控制，其中智能钥匙终端和WIFI无线路由器的连接为双向连接，WIFI无线路由器和智能门禁终端的连接为双向连接；智能钥匙终端中的存储器分为经典存储器和量子存储器，智能门禁终端中的存储器分为经典存储器和量子存储器，智能钥匙终端的量子存储器为其控制的每一个智能门禁终端分配一个相应的量子存储空间；经典存储器保存经典比特数据，量子存储器存储经过制备得到的粒子；基于量子隐形传态和无线局域网的智能门禁系统各个组成部分通信时使用的报文类型有：门禁控制终端发现报文、门禁控制终端响应报文、门禁状态设置报文、门禁状态设置响应报文；门禁控制终端发现报文由报文类型和发现秘钥两个字段构成，门禁控制终端响应报文由报文类型、设备编号和发现秘钥三个字段构成，门禁状态设置报文由报文类型、设备编号、量子序号、加密量子密钥和门禁状态五个字段构成，门禁状态设置响应报文由报文类型、设备编号、量子序号和加密量子密钥四个字段构成；基于量子隐形传态和无线局域网的智能门禁系统的特征在于，所描述的智能门禁系统包括如下步骤：

步骤11，WIFI无线路由器建立自己的无线局域网，设置相应的接入密码，密码用PS表示；智能钥匙终端加入到该WIFI无线路由器所建立的无线局域网中；智能门禁终端使用密码PS加入到WIFI无线路由器所建立的无线局域网中；每一个智能门禁终端都拥有一个唯一的设备编号；

步骤12，智能钥匙终端通过发现密钥获取在无线局域网中能够被该智能钥匙终端控制的智能门禁终端对应的设备编号信息，并把获取的所有设备编号信息保存在智能钥匙终端的在线智能门禁终端设备表中；

步骤13，智能钥匙终端如果需要对设备编号为S的智能门禁终端进行门禁状态设置，在智能钥匙终端的在线智能门禁终端设备表中查找是否存在设备编号为S的记录，如果不存在，则智能钥匙终端无法对该智能门禁终端进行设置；如果存在，则通过门禁状态设置报文和门禁状态设置响应报文对智能门禁终端S完成门禁状态设置。

2.根据权利要求1所述的基于量子隐形传态和无线局域网的智能门禁系统，其特征在于，在步骤12中，主要进行如下步骤：

步骤21、在智能钥匙终端和其控制的所有智能门禁终端的经典存储器中预先保存一个相同的发现密钥CKEY，清空智能钥匙终端的在线智能门禁终端设备表；

步骤22、智能钥匙终端从其经典存储器中取出发现密钥，用CKEY1表示；智能钥匙终端向其所在的无线局域网中以广播的方式发送门禁控制终端发现报文，该报文中报文类型的数值为0x01，发现密钥字段的数值设置为CKEY1；

步骤23，智能门禁终端收到广播报文后，按照报文格式对收到的报文进行解析，解析出报文各个字段的内容；

步骤24，如果智能门禁终端解析报文得到的报文类型的数值为0x01，则表示该报文为门禁控制终端发现报文；假定解析得到的发现密钥字段的数值用CKEY2表示，从该智能门禁终端的经典存储器中取出其预先保存的发现密钥，用CKEY3表示；如果CKEY2不等于CKEY3，则智能门禁终端直接将该报文丢弃，不再进行后续处理；如果CKEY2等于CKEY3，则执行步骤25；

步骤25、智能门禁终端生成一个门禁控制终端响应报文，发送给智能钥匙终端；在生成的门禁控制终端响应报文中，报文类型的数值为0X02，设备编号的数值为智能门禁终端对应的设备编号，发现密钥的数值为CEKY3；

步骤26、智能钥匙终端收到报文后，对该报文进行解析；如果智能钥匙终端解析得到的报文类型字段数值为0x02，表示该报文为门禁控制终端响应报文，智能钥匙终端针对收到的响应报文，按照门禁控制终端响应报文格式对报文进行解析，解析得到的设备编号字段用DN表示，解析得到的发现密钥字段用CKEY4表示，如果CKEY4等于CKEY1，则将设备编号DN加入智能钥匙终端的在线智能门禁终端设备表中；如果CKEY4不等于CKEY1，则丢弃此报文。

3.根据权利要求1所述的基于量子隐形传态和无线局域网的智能门禁系统，其特征在于，在步骤13中，主要进行如下步骤：

步骤3A、智能钥匙终端预先为某智能门禁终端S制备M个处于纠缠状态的量子对，其中第i个量子对的纠缠态为，且；其中每个量子对的第一个粒子由智能钥匙终端保存在其为智能门禁终端S预先分配的量子存储空间QS中，量子存储空间QS中保存的每个粒子都对应一个量子序号，每个量子对的第二个粒子由智能钥匙终端通过光纤分配给智能门禁终端S，由智能门禁终端S保存在自己的量子存储器内；假定智能门禁终端S对应的量子密钥设置为KEY1，智能钥匙终端和智能门禁终端S都已将该量子密钥KEY1预先保存在自己的经典存储器中；假定该量子密钥KEY1的长度为L1个字节，且L1等于4；

步骤3B、智能钥匙终端针对量子密钥KEY1共计8L1比特的数据分别制备8L1个相应的粒子，如果第i个比特为0，则制备得到粒子的量子态为 ；如果第i个比特为1，则制备得到粒子的量子态为；制备得到的粒子用表示，，；则，且，，；

步骤3C、当智能钥匙终端需要对智能门禁终端S的门禁状态进行设置时，假定智能门禁终端S在智能钥匙终端量子存储空间QS中对应的最小的可用粒子序号为N；智能钥匙终端将制备得到的8L1个粒子和智能门禁终端S在智能钥匙终端量子存储空间QS中对应的序号为N到N+8L1-1的8L1个粒子执行贝尔测量，并将测量得到的结果作为加密量子密钥字段的数值封装到门禁状态设置报文中以广播的形式发送到该无线局域网中，该报文中报文类型字段的数值设置为0X03，设备编号字段的数值设置为S，量子序号字段的数值为N，门禁状态字段按照实际情况进行设置；将智能钥匙终端量子存储空间QS中量子序号为N到N+8L1-1的粒子删除；对发送的门禁状态设置报文设置一个计时器T，并启动该计时器；如果在计时器T超时之前智能钥匙终端没有收到智能门禁终端S的门禁状态设置响应报文，则执行步骤3B；如果在计时器T超时之前智能钥匙终端收到了智能门禁终端S的门禁状态设置响应报文，则执行步骤3D；

步骤3D、智能门禁终端S收到广播报文后，通过对该报文进行解析，如果该报文的报文类型字段为0X03，则该报文为门禁状态设置报文，从该报文中解析出量子序号字段和加密量子密钥字段，解析得到的量子序号字段用N1表示；查询智能门禁终端S当前可用的最小的量子序号，用N2表示；如果N1N2，则表明智能门禁终端S收到的报文是一个重发的门禁状态设置报文，则执行步骤3E；如果N1N2，则表明该报文为一个迟到的报文，直接丢弃就可以，不再进行后续处理；如果N1=N2，则执行步骤3G；

步骤3E、在智能门禁终端S的量子存储器中删除第N2个粒子，执行步骤3F；

步骤3F、将N2的数值加1，如果N2N1，则重复执行步骤3E；如果N2=N1，执行步骤3G；

步骤3G、将智能门禁终端S解析得到的加密量子密钥字段以两个比特为单位按照顺序将16L1比特分成8L1对，每对中包含两个比特；假定，针对每对比特执行步骤3H；

步骤3H、如果第i对比特的数值为00，则对智能门禁终端S中保存的N2+i-1个粒子执行相应的幺正变换，；如果第N2+i-1对比特的数值为01，则对智能门禁终端S中保存的第N2+i-1个粒子执行相应的幺正变换，；如果第N2+i-1对比特的数值为10，则对智能门禁终端S中保存的第N2+i-1个粒子执行相应的幺正变换，；如果第i对比特的数值为11，则对智能门禁终端S中保存的第N2+i-1个粒子执行相应的幺正变换，；在智能门禁终端S中，将第N2+i-1个粒子删除；

步骤3I、对变换后的每个粒子依次按照基矢和进行测量，测量结果为表示相应比特为0；测量结果为表示相应比特为1；最终可以得到长度为L1个字节的量子密钥KEY2；

步骤3J、智能门禁终端S从自己的经典存储器中取出预先保存的量子密钥KEY3，如果KEY2=KEY3，则对门禁状态进行修改，并返回给智能钥匙终端一个门禁状态设置响应报文，用于向智能钥匙终端报告门禁状态修改情况；智能门禁终端S将根据量子密钥KEY3的数据制备得到8L1个粒子，制备方法与步骤3B相同；然后将制备得到的8L1个粒子和自己量子存储器中对应的序号为N2+8L1到N2+16L1-1的8L1个粒子执行贝尔测量，并将测量结果作为门禁状态设置响应报文的加密量子密钥字段，在门禁状态设置响应报文中，报文类型字段为0X04，设备编号字段设置为S，量子序号字段设置为N2+8L1；

步骤3K、智能钥匙终端收到报文后，对该报文进行解析，如果该报文的报文类型字段为0X04，则该报文为门禁状态设置响应报文，从该报文中解析出加密量子密钥字段和量子序号字段，解析得到的量子序号字段用N3表示；查询智能钥匙终端当前可用的最小的量子序号，用N4表示；如果N3N4，则表明智能钥匙终端收到的确认报文是一个迟到的确认报文，则直接丢弃就可以，不再进行后续处理；如果N3=N4，则执行步骤3L；

步骤3L、智能钥匙终端解析得到的加密量子密钥字段数据以两个比特为单位按照顺序将16L1比特分成8L1对，每对中包含两个比特；假定，针对每对比特执行步骤3M；

步骤3M、如果第i对比特的数值为00，则对智能钥匙终端的量子存储空间QS中保存的N4+i-1个粒子执行相应的幺正变换，；如果第N4+i-1对比特的数值为01，则对智能钥匙终端的量子存储空间QS中保存的第N4+i-1个粒子执行相应的幺正变换，；如果第N4+i-1对比特的数值为10，则对智能钥匙终端的量子存储空间QS中保存的第N4+i-1个粒子执行相应的幺正变换，；如果第i对比特的数值为11，则对智能钥匙终端的量子存储空间QS中保存的第N4+i-1个粒子执行相应的幺正变换，；在智能钥匙终端的量子存储空间QS中，将第N4+i-1个粒子删除；

步骤3N、对变换后的每个粒子依次按照基矢和进行测量，测量结果为表示相应比特为0；测量结果为表示相应比特为1；最终可以得到长度为L1个字节的量子密钥KEY5；

步骤3O、如果KEY5等于KEY1，则接收到的量子密钥正确，智能钥匙终端成功修改了智能门禁终端S的门禁状态；如果KEY5不等于KEY1，则接收到的量子密钥不正确，直接丢弃该报文，门禁状态修改失败。