[发明专利]一种带认证的多用户量子隐私查询方法

说明书

本发明涉及量子通信和量子密码领域，具体涉及一种带认证的多用户量子隐私查询方法，包括：参与者之间协商重要的安全参数；数据库提供者制备初始多粒子GHZ态，并把相应粒子分发给其他参与者；所有参与者进行安全检测以验证是否安全地共享量子态；数据库拥有者和用户利用纠缠交换技术，将数据库和每个用户间的双向身份认证转换为可信第三方验证其他参与者的身份的合法性；若参与者的身份认证成功，数据库提供者与用户进行不经意密钥协商；数据库提供者和用户进行密钥后处理，并完成隐私查询。本发明加入身份认证机制，增强了多用户量子隐私查询的安全性，不仅拥有相同级别的数据库隐私和用户隐私，而且能防御外部假冒攻击和中间人攻击。

技术领域

本发明涉及量子通信和量子密码领域，具体涉及一种带认证的多用户量子隐私查询方法。

背景技术

经典密码学的安全性是由计算假设保证的，容易受到量子计算机的攻击，而量子密码学解决了此问题，其安全性由量子信息理论提供的。最近，量子密码学给对称隐私信息检索(Symmetrically Private Information Retrieval，SPIR)问题带来了新的可能，即量子隐私查询(Quantum Private Query，QPQ)。具体地，较于经典的SPIR协议，QPQ协议不仅降低了通信和计算复杂度，而且以现有的技术是很容易实现的。已提出的QPQ协议，不管是单用户的还是多用户QPQ协议绝大部分仅注重用数据库和用户的隐私，而忽略了外部恶意者(Eve)的主动攻击。然而，在现实场景下，可能存在以下几种情况：(1)Eve可能仿冒数据库提供者(Alice)的身份与用户(Bob)进行通信，然后利用非法获取的数据而获取利益，或者Eve仿冒Bob的身份与Alice进行通信，以提供虚假信息达到骗钱的目的；(2)Eve可能直接潜入Alice和Bob的通信中，分别与其协商不经意密钥而窃听Alice从Bob那里购买的数据。显然地，这些来自外部敌手的主动攻击会破坏QPQ协议，因此必须采取有效措施加以防范。

发明内容

为了解决上述多用户QPQ的外部攻击问题，本发明提供一种带认证的多用户量子隐私查询方法。

一种带认证的多用户量子隐私查询方法，主要包括参与者之间的安全检测、数据库和用户们之间的身份认证以及用于隐私检索的不经意密钥协商，包括以下步骤：

S1：系统初始化，参与者之间协商错误率e、安全参数k、筛选密钥K_A1A2C，数据库提供者产生初始查询密钥K_B，数据库提供者和用户们向可信第三方注册身份ID；

S2：数据库提供者制备初始多粒子GHZ纠缠态，并把相应粒子分发给每个用户和可信第三方；

S3：可信第三方根据所拥有的身份ID(可信第三方所拥有的身份ID包括：数据库提供者向可信第三方注册的身份ID和所有用户向可信第三方注册的身份ID)，将数据库提供者制备的(2k+1)N个多粒子GHZ态划分为CHEACK、AUTH、QUERY三种qubits；

S4：所有参与者利用CHEACK qubits进行安全检测，验证是否安全地共享多粒子GHZ态，如果所有参与者均安全检测验证成功则执行步骤S5，否则返回步骤S1；

S5：数据库提供者和多个用户对他们所拥有的偶数位置的AUTH qubits进行身份信息编码，可信第三方根据纠缠交换技术对所有参与者的身份进行认证，验证其他参与者的身份的合法性；如果所有参与者的身份认证成功，则执行步骤S6，否则返回步骤S1；

S6：数据库提供者和多个用户利用QUERYqubits在可信第三方的协助下进行不经意密钥协商，得到不经意密钥：数据库提供者将查询密钥K_B编码到他所拥有的偶数位置的QUERY qubits，多个用户在可信第三方的协助下通过预先共享的筛选密钥K_A1A2C推断出不经意密钥；

S7：数据库提供者和多个用户进行密钥后处理，并完成隐私查询。