基于bell态纠缠交换的量子盲签名方案

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ Ｑｕａｎｔｕｍ ｅｎｔａｎｇｌｅｍｅｎｔ Ｂｌｉｎｄｓｉｇｎｔｔ和 Ｂｒａｓｓａｒｄ提出了第一个量子密 码协议，即 ＢＢ８４协议［１］。随后科研工作者们提出了 大量的量子密码协议与量子通信协议，包括量子密钥 分发协 议 （ＱＫＤ）［２－４］、量 子 直 接 安 全 通 信 协 议 （ＱＳ ＤＣ）［５－７］、量子秘 密 共 享 协 议 （ＱＳＳ）［８－９］、量 子 隐 私 查 询协议（ＱＰＱ）［１０－１５］等。
电子签名的概念由 Ｄｉｆｆｉｅ和 Ｈｅｌｌｍａｎ在 １９７６年第 一次提出［１１］，１９８３年 Ｃｈａｕｍ等基于电子签名提出了
盲签名的概 念。 盲 签 名 协 议 的 基 本 要 求 有：（１）不 可 伪造性，除 签 名 人 之 外 没 有 人 可 以 伪 造 签 名。 （２）不 可否认性，消息拥有者和签名人都不能否认自己对消 息的操作。（３）盲 性，签 名 者 不 能 将 自 己 的 签 名 与 消 息对应起来。盲签名方案在现实生活中有着广泛的应 用，比如匿名选举、电子现金交易等。
随着量子技术的不断发展，量子计算机的出现将 会使基于数学计算复杂性的签名方案变得不再安全。 研究人员在过去的十多年内开始研究基于量子信息的 签名协议。２００１年 Ｇｏｔｔｓｍａｎ等 提 ［１６］ 出了基于量子单 向函数的签 名 方 案。 曾 贵 华 等 ［１７］于 同 年 提 出 了 基 于
收稿日期：２０１９－０３－２７。国家自然科学基金项目（６１５７２０８６，６１４０２０５８）；国家重点研发计划项目（２０１７ＹＦＢ０８０２３０２）；四川省 重点研发计划项 目 （２０１８ＴＪＰＴ００１２）；四 川 省 高 校 科 研 创 新 团 队 项 目 （１７ＴＤ０００９）；四 川 省 学 术 和 技 术 带 头 人 培 养 支 持 经 费 项 目 （２０１６１２００８０１０２６４３）；四川省应用基础项目（２０１７ＪＹ０１６８）；四川省科技支撑计划项目（２０１６ＦＺ０１１２，２０１８ＧＺ０２０４）。郑涛，硕士生，主 研领域：量子安全通信。张仕斌，教授。昌燕，教授。李雪杨，硕士生。
Ｖｏｌ３７ Ｎｏ．３ Ｍａｒ．２０２０
基于 Ｂｅｌｌ态纠缠交换的量子盲签名方案
郑 涛 张仕斌 昌 燕 李雪杨
（成都信息工程大学 四川 成都 ６１０２２５）
摘 要 基于量子纠缠交换理论，提出一种基于 Ｂｅｌｌ态纠缠交换的量子盲签名方案。消息拥有者 Ａｌｉｃｅ将待签 名消息发送给盲签名者 Ｃｈａｒｌｉｅ，Ｃｈａｒｌｉｅ根据双方共享的量子密钥对消息进行盲化签名，加密后发送给消息验证 者 Ｂｏｂ。Ｂｏｂ收到盲化签名后，根据他与 Ｃｈａｒｌｉｅ共享的量子密钥对签名进行验证。利用量子纠缠特性，实现了消 息对签名者 Ｃｈａｒｌｉｅ的盲化性。基于量子密钥分发和一次一密技术，保证了签名过程的绝对安全性。 关键词 量子纠缠 盲签名 Ｂｅｌｌ态 中图分类号 ＴＰ３０９ 文献标志码 Ａ ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００３８６ｘ．２０２０．０３．０５２
ＱＵＡＮＴＵＭ ＢＬＩＮＤＳＩＧＮＡＴＵＲＥＳＣＨＥＭＥＢＡＳＥＤＯＮ ＢＥＬＬＳＴＡＴＥＥＮＴＡＮＧＬＥＭＥＮＴＳＷＡＰＰＩＮＧ
ＺｈｅｎｇＴａｏ ＺｈａｎｇＳｈｉｂｉｎ ＣｈａｎｇＹａｎ ＬｉＸｕｅｙａｎｇ
（ＣｈｅｎｇｄｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ６１０２２５，Ｓｉｃｈｕａｎ，Ｃｈｉｎａ）
第 ３期
郑涛，等：基于 Ｂｅｌｌ态纠缠交换的量子盲签名方案
３１１
ＧＨＺ态的量子仲裁签名方案。这两个方案都要求一个 可信的第三方来完成认证。２００９年温晓军等［１８］提出了 基于量子密钥的弱盲签名协议，２０１０年他们又提出了 基于量子秘 密 共 享 的 强 盲 签 名 协 议 ［１９］。２０１１年 陈 永 志等 提 ［２０］ 出 了 基 于 可 控 形 态 的 代 理 弱 盲 签 名 协 议。 随后出现了一系列基于量子密钥的盲签名协议［２１－２７］。
如果攻击者eve采用截获重发攻击一种强有力的攻击方式量子的不可克隆性保证了bell态粒子是不可被复制的eve对截获的粒子进行测量等操作势必会破坏bell态粒子的纠缠关系alice签名信息相应会产生扰动charlie将拒绝签名
第 ３７卷第 ３期 ２０２０年 ３月
计算机应用与软件 ＣｏｍｐｕｔｅｒＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓａｎｄＳｏｆｔｗａｒｅ
本文提出了一种基于 Ｂｅｌｌ态纠缠交换的盲签名协 议，消息拥有者与签名者使用量子密钥分发技术共享 密钥对消息进行加密，协议使用一次一密技术保证整 个签名过程的绝对安全性。
１ 准备知识
１．１ 纠缠交换
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｔｈｅｏｒｙｏｆｑｕａｎｔｕｍ ｅｎｔａｎｇｌｅｍｅｎｔｓｗａｐｐｉｎｇ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｏｐｏｓｅｓａｑｕａｎｔｕｍ ｂｌｉｎｄｓｉｇｎａｔｕｒｅ ｓｃｈｅｍｅｂａｓｅｄｏｎＢｅｌｌｓｔａｔｅｅｎｔａｎｇｌｅｍｅｎｔｓｗａｐｐｉｎｇ．ＭｅｓｓａｇｅｏｗｎｅｒＡｌｉｃｅｓｅｎｔｔｈｅｍｅｓｓａｇｅｔｏｂｅｓｉｇｎｅｄｔｏｔｈｅｂｌｉｎｄ ｓｉｇｎｅｒＣｈａｒｌｉｅ，ｗｈｏｂｌｉｎｄｌｙｓｉｇｎｅｄｔｈｅｍｅｓｓａｇｅａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｑｕａｎｔｕｍ ｋｅｙｓｈａｒｅｄｂｙｂｏｔｈｐａｒｔｉｅｓ，ａｎｄｈｅｓｅｎｔｉｔｔｏ ｔｈｅｍｅｓｓａｇｅｖｅｒｉｆｉｅｒＢｏｂａｆｔｅｒｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ．Ａｆｔｅｒｒｅｃｅｉｖｉｎｇｔｈｅｂｌｉｎｄｓｉｇｎａｔｕｒｅ，Ｂｏｂｖｅｒｉｆｉｅｄｔｈｅｓｉｇｎａｔｕｒｅａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅ ｑｕａｎｔｕｍｋｅｙｔｈａｔｈｅｓｈａｒｅｄｗｉｔｈＣｈａｒｌｉｅ．Ｂｙｕｓｉｎｇｑｕａｎｔｕｍ ｅｎｔａｎｇｌｅｍｅｎｔ，ｂｌｉｎｄｎｅｓｓｏｆｔｈｅｍｅｓｓａｇｅｔｏｓｉｇｎｅｒＣｈａｒｌｉｅ ｗａｓｒｅａｌｉｚｅｄ．Ｂａｓｅｄｏｎｑｕａｎｔｕｍｋｅｙｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｎｄｏｎｅｔｉｍｅｏｎｅｋｅｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｔｈｅａｂｓｏｌｕｔｅｓｅｃｕｒｉｔｙｏｆｔｈｅｓｉｇｎａｔｕｒｅ ｐｒｏｃｅｓｓｉｓｇｕａｒａｎｔｅｅｄ．