[发明专利]基于量子密钥卡的抗量子计算智能家庭量子云存储方法和系统

说明书

本发明涉及基于量子密钥卡的抗量子计算智能家庭量子云存储方法和系统，各智能家庭组件以及量子通信服务站和安全云分别配有量子密钥卡，各量子密钥卡中存储有私钥、非对称密钥池、以及公钥指针随机数，所述移动终端、所述家庭网关、所述安全云的量子密钥卡内还存储有第三对称密钥池，且所有的对称密钥池还同时存储在所述量子通信服务站的量子密钥卡内；所述智能家庭组件与安全云通信存取文件时，所述文件利用双方的量子密钥卡采用非对称算法对文件进行签名和验证；所述智能家庭组件与量子通信服务站之间，以及量子通信服务站与安全云之间转发文件时，利用相应的对称密钥池生成密钥，采用对称算法进行加密通信。

技术领域

本发明涉及智能家庭设备技术领域，尤其一种基于量子密钥卡的抗量子计算智能家庭通信方法。

背景技术

随着信息化技术和社会经济的不断发展，人们的生活水平得到了不断的提高，生活节奏也逐渐加快，居民们通过手机等终端可方便快捷地享受到智能、舒适、高效与安全的家居生活。随着家庭智能化设备的逐渐增加，人们对家庭设备的智能化操作提出了更高的要求。一般智能家庭设备通信方法中使用非对称密钥加密来保证数据的安全性，非对称密钥加密需要使用不同的密钥来分别完成加密和解密操作，一个公开发布，即公钥，另一个由用户自己秘密保存，即私钥。信息发送者用公钥去加密，而信息接收者用私钥去解密；或者信息发送者用私钥去加密，而信息接收者用公钥去解密。

目前传统的通信加密和传输安全，都是依赖于复杂的数学算法。即由于目前计算机的计算能力所限，来不及在需求所在的时间段内计算出结果，因此可以说现在的数字密码体系是安全的。但是这种安全性现状已经越来越受到量子计算机的威胁。例如，针对经典密码学中的非对称密钥算法，存在专用的量子计算机算法(shor算法等)进行破解。在计算能力强大的量子计算机面前，即便是再高级的保密通信，只要是通过当前的通信手段，都会面临被破译和窃听的可能。因此，建立实际可用的整套量子通信网络方案已经是迫在眉睫的刚需。

正如大多数人所了解的，量子计算机在密码破解上有着巨大潜力。当今主流的非对称(公钥)加密算法，如RSA加密算法，大多数都是基于大整数的因式分解或者有限域上的离散对数的计算这两个数学难题。他们的破解难度也就依赖于解决这些问题的效率。传统计算机上，要求解这两个数学难题，花费时间为指数时间(即破解时间随着公钥长度的增长以指数级增长)，这在实际应用中是无法接受的。而为量子计算机量身定做的秀尔算法可以在多项式时间内(即破解时间随着公钥长度的增长以k次方的速度增长，其中k为与公钥长度无关的常数)进行整数因式分解或者离散对数计算，从而为RSA、离散对数加密算法的破解提供可能。

现有技术存在的问题：

(1)现有技术中，家庭网关没有可靠的防护措施。家庭网关是智能家庭的中心网元，而且有Internet上网能力，很有可能被感染病毒木马，从而被窃取信息；或者被攻击导致瘫痪，从而导致整个智能家庭方案的瘫痪。

(2)现有技术中，移动终端密钥存储于移动终端存储器中，暴露于移动终端的病毒木马的威胁之下，可以被恶意软件或恶意操作窃取。

(3)由于量子计算机能快速通过公钥得到对应的私钥，因此现有的建立在公私钥基础之上的智能家庭通信方法容易被量子计算机破解。

(4)现有技术中，基于公私钥的数字签名的输入和输出均可被敌方所知，在量子计算机存在的情况下，可能被推导出私钥，导致建立在公私钥基础之上的智能家庭通信系统被量子计算机破解。

(5)现有技术中，云存储上的文件如不使用数字签名，将没有抗抵赖的效果，如果出现不合法文件，将难以追查来源。即使使用数字签名，也存在因私钥被盗导致的非法签名。

(6)现有技术中，可能存在非合法用户使用云，导致安全问题。

(7)云存储密钥如没有硬件保护，不够安全。

(8)上传云存储一般使用公钥体制的SSL协议协商会话密钥，该过程会被量子计算机破解。