[发明专利]基于多线性模数哈希函数的保密增强方法及装置

说明书

一种基于多线性模数哈希函数的保密增强方法，解决了现有保密增强的计算量会随着密钥处理长度增长而快速增加的问题，属于量子密钥分发领域。本发明包括：S1、通信双方获取共享一致低安全密钥S；S2、通信双方的一方从多线性模数哈希函数族MMH^*中随机选取多线性模数哈希函数g_x，并共享给另一方，通信双方利用多线性模数哈希函数g_x对共享一致低安全密钥S进行压缩得到一致的中间密钥S'＝g_x(S)；S3、通信双方的一方从模算术哈希函数族MH^*中随机选取模算术哈希函数h_c，d，并共享给另一方，通信双方利用模算术哈希函数h_c,d对中间密钥S'进行压缩得到一致的最终安全密钥K＝h_c,d(S')。

技术领域

本发明涉及一种基于多线性模数哈希函数的保密增强方法及装置，属于量子密钥分发领域。

背景技术

量子密钥分发(Quantum Key Distribution，QKD)是一种在通信双方之间利用量子力学原理分发安全密钥的新兴技术。

量子密钥分发系统通常包含量子子系统和后处理子系统两大部分，其中量子子系统负责量子态的制备、传输和测量，生成原始密钥；后处理子系统主要负责对原始密钥进行纠错和提纯，包括对基、误码协商、保密增强、认证四个环节。

保密增强作为量子密钥分发系统生成安全密钥的最后一个环节，其作用是将通信双方协商后获得的共享一致低安全密钥进行提纯，将可能被窃听者获取的密钥信息压缩至接近为0，生成量子密钥分发系统中的最终安全密钥。

现有技术中，保密增强需要对通信双方获得的共享一致低安全密钥进行分段处理，每次处理固定输入长度的共享一致低安全密钥，而输入长度对最终安全密钥的长度有很大影响，这一影响被称为有限码长效应。

由于有限码长效应的影响，为了能够从共享一致低安全密钥提取出尽可能多的最终安全密钥，要求保密增强每次的密钥处理长度要尽可能长，目前的长度需求要达到10^8。

但是现有技术中，保密增强的计算量会随着密钥处理长度增长而快速增加。这使得在计算资源受限的环境下，现有保密增强技术，例如：基于Toeplitz的保密增强方法和基于模算术的保密增强方法，无法满足对密钥处理长度的需求。

发明内容

针对现有保密增强的计算量会随着密钥处理长度增长而快速增加的问题，本发明提供一种在输入码长增加的情况下无需增加计算资源开销的基于多线性模数哈希函数的保密增强方法及装置。

本发明的基于多线性模数哈希函数的保密增强方法，所述方法包括：

S1、通信双方获取共享一致低安全密钥S；

S2、通信双方的一方从多线性模数哈希函数族MMH*中随机选取多线性模数哈希函数g_x，并共享给另一方，通信双方利用多线性模数哈希函数g_x对共享一致低安全密钥S进行压缩得到一致的中间密钥S'＝g_x(S)；

S3、通信双方的一方从模算术哈希函数族MH^*中随机选取模算术哈希函数h_c，d，并共享给另一方，通信双方利用模算术哈希函数h_c，d对中间密钥S'进行压缩得到一致的最终安全密钥K＝h_c，d(S')。

本发明还提供一种基于多线性模数哈希函数的保密增强装置，所述装置包括两个通信端；

两个通信端均用于获取共享一致低安全密钥S；

两个通信端中的一个通信端，还用于从多线性模数哈希函数族MMH^*中随机选取多线性模数哈希函数g_x，并共享给另一个通信端；