浅析传统密码学和量子密码学原理
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
体制 通 常有五 部分 组成 ：明文空 间 Ｕ ；密文 空 间 Ｌ ；密钥 空间 Ｋ ，
统 的密 码 系统 的理 论基 础不 同 ，它是 一个 全 新 的概念 ，它 依赖 于 物 理学 的 理论作 为 密码 的安 全模 式 ，简单 地 说就 是基 于单 个光 子 和 它 们 固有 的 量 子属 性 来 研 究 开 发 比较 先 进 安 全 的 全新 密码 系 统 。因为 量子 系统 在不 干扰 系统 的情 况 下是 不可 能测 定该 系 统 的 量 子状 态 的 。当然 理论 上说 其他 微粒 行 的 ，但研 究发 现光 子 具有
计算机光盘软件与应用
２ １ 年第 ２期 ０１
Ｃ ｍ ｕ ｅ Ｄ Ｓ ｆｗ ｒ ｎ ｐ ｌ ｃ ｔ ｏ ｓ ｏ ｐ ｔ ｒＣ ｏ ｔ ａ ｅａ ｄＡ ｐ ａ ｎ ｉ ｉ 工程技术
浅析传统密码学和量子密码学原理
汤永龙
（ 吉首 大学信 息管理与 工程 学院，湖南张家界
摘
４７０ ） ２００
ｂ ｅ ｉｃ ｓ ｄ． ｅ ｎ ｄｓ ｕｓ ｅ
Ｋｅ ｗｏ ｄ ： ｙｐｏ ｒｐ ｙＱｕ ｎ ｍ；ｏａｉｅ ； ｙＱｕ ｎ ｍ ｒｐｏ ｒｐ ｙＫｅ ｉｒ ｕ ｏ ｙ ｒ ｓＣｒ ｔｇａ ｈ ； ａ ｔ Ｐ ｌｒｚｒＫｅ ； ａ ｔ ｃｙ ｔｇａ ｈ ； ｙｄｓ ｉ ｔ ｎ ｕ ｕ ｔｂ ｉ
要 ：阐述 了传统 密码和 量子 密码 的基 本概 念 和基 本原 理 ，分析 了量子 密码 与物 理 学上的 量子 理论 的 关联 ，说 明 了
量子 密码 的现 实可行 性 与 未来 可行性 ，强调 了量 子 密码 比传 统密码 和公 开 密钥 更加 方便 和安 全 ，探 讨 了量子 密码 的理论 基
一
、
密码 学原 理
码 ，也 就是 说 ：如 果不 了解 发送 者和 接受 者 的信 息 ，该密 码系 统 就 是非 常安全 的。 量 子 ” “ 的意 义是 指现 实 中物质 和 能量 的最 小单
（ ）密码 学概念 一
把 一个 加密 系统 采用 的基 本 工作 方 式叫做 密码 体 制 。构成 一 位 的 最基 本 的行 为 ；“ 子 理论 ”可 以解 释世 界 上存 在 的所有 事 量 个 密码 体制 的两 个基 本要 素 是密码 算 法和 密钥 。 一个 密码 体密 码 物 。我 们 都知道 传 统密 码依 赖于 一个 数学 难 题 ，而量 子密 码 与传
Ｃ ｙ ｔｇ ａ ｈ ｎ ａ ｔ ｍ ｙ ｔｇ ａ ｈ ｒ ｃｐｅ ｒ ｐｏ ｒ ｐ ｙａ ｄＱｕ ｎ ｕ Ｃｒ ｐ ｏ ｒ ｐ ｙＰ ｉ ｉｌ ｎ
Ｔ ｎ ｎ ｌｎ ａ ｇ Ｙｏ ｇｏ ｇ
￣ｉ ｏ ｎ ｅ ｔ． ｆｒ ｔ ｎＭａ ａ ｅ ｎ ｎ ｎ ｉ ｅ ｎ ｓｉ ｔ，ｈ ｎ ｊｊ ４ ７ ０ 。 ｉａ ｓ ｕＵ ｉ ｍｉ Ｉ ｏｍａｉ ｎ ｇ ｍｅ ｔ ｄＥ ｇ ｅ ｎ ｇＩ ｔｕｅＺ ａ ｇａｉ ２ ０ ０Ｃｈ ） ｈ ｖ ｙｎ ｏ ａ ｎ ｎ ｔ ｉｅ ｎ
础 与试 验 实践 。
关｜ 词 ：密码 学 ；量 子 ；偏 光 器 ；金 钥 ；量 子密 码 ；金 钥 分 配 － 【
Байду номын сангаас
中田分类号：Ｔ ９８ Ｎ１
文蚨标识码 ： Ａ
文章壕号 ：１ ７ ９９ ２１ ） ２ ０５—３ ０ －５９（０１ ０— ０９ ０ ０
Ｓ ｍ ｐ ｅＡｎ ｌ ｓｓｏ ａ ｉ ｏ ａ ｉ ｌ ａ ｙ ｉ ｎ Ｔｒ ｄ ｔ ｎ ｌ ｉ
ｋ ＜ｅ ｄ Ｋ ＝ Ｋ ，Ｋ ＞（ｅ是加密 密钥 ，Ｋ ｄ是解 密密 钥 ）；加密 算法 Ｅ ；解 密算 法 Ｄ 。
明文 ｍ ，密 钥 ｋ ＜ ｅ ｄ ∈Ｋ ∈ｕ ＝ Ｋ ，Ｋ ＞ ，则加 密 Ｃ ＝ 解 密 Ｉ Ｉ ｌ ＝ （ ） ∈Ｕ Ｃ 。 （ ）∈Ｌ ｍ ，
Ａｂ ｔ ａ ｔＷ ｅ ｈ ｖ ｅ ｃ ｉ ｅ ｈ ｕ ｄ ｍｅ ｔ ｏ ｃ ｐ ｓ ａ ｄ ｐ ｉ ｃｐ ｅ ｆ ｔ ｅ ｔａ ｉｉｎ ｌ ａ ｄ ｑ ａ ｔ ｍ ｒ ｐ ｏ ｒ ｐ ｙＴ ｅ ｓ ｒ ｃ ： ａ ｅ ｄ ｓ ｒ ｄ ｔ ｅ ｆ ｎ ａ ｎ ａ ｃ ｎ ｅ ｔ ｎ ｒ ｉｌ ｓ ｏ ｒ ｄｔ ａ ｎ ｕ ｕ ｃｙ ｔ ｇ ａ ｈ ． ｈ ｂ ｌ ｎ ｈ ｏ ｎ ｒｌｔ ｎ ｅ ｅ ｅｑ ａ ｔ ｍ ｅ ｏ ｅ ａ ｄｑ ａ ｔ ｍ ｅ ｒ ｈ ｓ ｓｓｉｎ ｅａ ｅａ ａ ｚ ｍｐ ａ ｃ ｌ ， ｅｐ ｏ ｅ ｆ ｅｒ ａｉｔ ｅ ｉ ｓｂ ｔ ｎ ｔ ｕ ｎ ａｏ ｗｅ ｈ ｕ ｋ ｙｃ ｄ ｕ ｎ ｎ ｕ ｔ ｏ ｙｉ ｐ ｙ ｉ ｃｅ ｃ ｒ ｎ ｌ ｅ ｅ ｈ ｔ ａｌ ｔ ｒ ｖ ｓｏ ｌ ｉ ｈ ｎ ｃ ｙｄ ｉ ｙ ｈ ｈ ｔ ｅ ｓｃ ｐ ａ ｔ ａ ｔ ｎ ｔ ｒ ｅ ｓｂ ｌ ｙ ｏ ｅｑ ａ ｔｍ ｅ ｏ ｅａ ｅａｓ ｉ ｅ ， ｍｐ ａｉ ｅ ａ ｅｑ ａ ｔｍ ｅ ｏ ｅｉ ｍｕ ｈｍｏ ｅ ｒ ｃ ｃ Ｈｙ ａ ｄ ｆ ｕ ｅｆａ ｉｉ ｔ ｆ ｈ ｎ ｉ ｕ ｉ ｔ ｕ ｕ ｋ ｙｃ ｌ ｇ ｖ ｎ ｉ ｉ ｅ ｈ ｓｚ ｄ ｔ ｔ ｕ ｕ ｋ ｙ ｃ ｄ ｓ ｃ ｒ ｄ ｒ ｏ ｔｓ ｈ ｔ ｈ ｎ ｃ ｎ ｅ ｉｎ ｄ ｓ ｆ ａ ｈ ａ ｔ ｎ ｌ ｄ ｐ ｂ ｉ ｎ ｓ ｉ ａｌ， ｅ ｔｅ ｒ ｔ ａ ｏ ｎ ａ ｏ ｎ ｘ ｅ ｉ ｎ ａ ｌｍｅ ｔｔ ｎ ｈ ｖ ｏ ｖ ｎｅ ｔ ｎ ａ ａ ｅｔ ｎ ｔａ ｔ ｄ ｉ ａ ｕ ｌ ｏ ｅ ．ｎ ｌ ｔ ｏ ｅｉ ｌ ｕ ｄ ｔ ｎ ａ ｄ ｅ ｐ ｒｍｅ ｔ ｉ ｅ ｎ ａ ｏ ａ ｅ ｈ ｎ ｒｉ ｏ ｎ ａ ｃ Ｆ ｙｈ ｈ ｃ ｆ ｉ ｌ ｍｐ ｉ
统 的密 码 系统 的理 论基 础不 同 ，它是 一个 全 新 的概念 ，它 依赖 于 物 理学 的 理论作 为 密码 的安 全模 式 ，简单 地 说就 是基 于单 个光 子 和 它 们 固有 的 量 子属 性 来 研 究 开 发 比较 先 进 安 全 的 全新 密码 系 统 。因为 量子 系统 在不 干扰 系统 的情 况 下是 不可 能测 定该 系 统 的 量 子状 态 的 。当然 理论 上说 其他 微粒 行 的 ，但研 究发 现光 子 具有
计算机光盘软件与应用
２ １ 年第 ２期 ０１
Ｃ ｍ ｕ ｅ Ｄ Ｓ ｆｗ ｒ ｎ ｐ ｌ ｃ ｔ ｏ ｓ ｏ ｐ ｔ ｒＣ ｏ ｔ ａ ｅａ ｄＡ ｐ ａ ｎ ｉ ｉ 工程技术
浅析传统密码学和量子密码学原理
汤永龙
（ 吉首 大学信 息管理与 工程 学院，湖南张家界
摘
４７０ ） ２００
ｂ ｅ ｉｃ ｓ ｄ． ｅ ｎ ｄｓ ｕｓ ｅ
Ｋｅ ｗｏ ｄ ： ｙｐｏ ｒｐ ｙＱｕ ｎ ｍ；ｏａｉｅ ； ｙＱｕ ｎ ｍ ｒｐｏ ｒｐ ｙＫｅ ｉｒ ｕ ｏ ｙ ｒ ｓＣｒ ｔｇａ ｈ ； ａ ｔ Ｐ ｌｒｚｒＫｅ ； ａ ｔ ｃｙ ｔｇａ ｈ ； ｙｄｓ ｉ ｔ ｎ ｕ ｕ ｔｂ ｉ
要 ：阐述 了传统 密码和 量子 密码 的基 本概 念 和基 本原 理 ，分析 了量子 密码 与物 理 学上的 量子 理论 的 关联 ，说 明 了
量子 密码 的现 实可行 性 与 未来 可行性 ，强调 了量 子 密码 比传 统密码 和公 开 密钥 更加 方便 和安 全 ，探 讨 了量子 密码 的理论 基
一
、
密码 学原 理
码 ，也 就是 说 ：如 果不 了解 发送 者和 接受 者 的信 息 ，该密 码系 统 就 是非 常安全 的。 量 子 ” “ 的意 义是 指现 实 中物质 和 能量 的最 小单
（ ）密码 学概念 一
把 一个 加密 系统 采用 的基 本 工作 方 式叫做 密码 体 制 。构成 一 位 的 最基 本 的行 为 ；“ 子 理论 ”可 以解 释世 界 上存 在 的所有 事 量 个 密码 体制 的两 个基 本要 素 是密码 算 法和 密钥 。 一个 密码 体密 码 物 。我 们 都知道 传 统密 码依 赖于 一个 数学 难 题 ，而量 子密 码 与传
Ｃ ｙ ｔｇ ａ ｈ ｎ ａ ｔ ｍ ｙ ｔｇ ａ ｈ ｒ ｃｐｅ ｒ ｐｏ ｒ ｐ ｙａ ｄＱｕ ｎ ｕ Ｃｒ ｐ ｏ ｒ ｐ ｙＰ ｉ ｉｌ ｎ
Ｔ ｎ ｎ ｌｎ ａ ｇ Ｙｏ ｇｏ ｇ
￣ｉ ｏ ｎ ｅ ｔ． ｆｒ ｔ ｎＭａ ａ ｅ ｎ ｎ ｎ ｉ ｅ ｎ ｓｉ ｔ，ｈ ｎ ｊｊ ４ ７ ０ 。 ｉａ ｓ ｕＵ ｉ ｍｉ Ｉ ｏｍａｉ ｎ ｇ ｍｅ ｔ ｄＥ ｇ ｅ ｎ ｇＩ ｔｕｅＺ ａ ｇａｉ ２ ０ ０Ｃｈ ） ｈ ｖ ｙｎ ｏ ａ ｎ ｎ ｔ ｉｅ ｎ
础 与试 验 实践 。
关｜ 词 ：密码 学 ；量 子 ；偏 光 器 ；金 钥 ；量 子密 码 ；金 钥 分 配 － 【
Байду номын сангаас
中田分类号：Ｔ ９８ Ｎ１
文蚨标识码 ： Ａ
文章壕号 ：１ ７ ９９ ２１ ） ２ ０５—３ ０ －５９（０１ ０— ０９ ０ ０
Ｓ ｍ ｐ ｅＡｎ ｌ ｓｓｏ ａ ｉ ｏ ａ ｉ ｌ ａ ｙ ｉ ｎ Ｔｒ ｄ ｔ ｎ ｌ ｉ
ｋ ＜ｅ ｄ Ｋ ＝ Ｋ ，Ｋ ＞（ｅ是加密 密钥 ，Ｋ ｄ是解 密密 钥 ）；加密 算法 Ｅ ；解 密算 法 Ｄ 。
明文 ｍ ，密 钥 ｋ ＜ ｅ ｄ ∈Ｋ ∈ｕ ＝ Ｋ ，Ｋ ＞ ，则加 密 Ｃ ＝ 解 密 Ｉ Ｉ ｌ ＝ （ ） ∈Ｕ Ｃ 。 （ ）∈Ｌ ｍ ，
Ａｂ ｔ ａ ｔＷ ｅ ｈ ｖ ｅ ｃ ｉ ｅ ｈ ｕ ｄ ｍｅ ｔ ｏ ｃ ｐ ｓ ａ ｄ ｐ ｉ ｃｐ ｅ ｆ ｔ ｅ ｔａ ｉｉｎ ｌ ａ ｄ ｑ ａ ｔ ｍ ｒ ｐ ｏ ｒ ｐ ｙＴ ｅ ｓ ｒ ｃ ： ａ ｅ ｄ ｓ ｒ ｄ ｔ ｅ ｆ ｎ ａ ｎ ａ ｃ ｎ ｅ ｔ ｎ ｒ ｉｌ ｓ ｏ ｒ ｄｔ ａ ｎ ｕ ｕ ｃｙ ｔ ｇ ａ ｈ ． ｈ ｂ ｌ ｎ ｈ ｏ ｎ ｒｌｔ ｎ ｅ ｅ ｅｑ ａ ｔ ｍ ｅ ｏ ｅ ａ ｄｑ ａ ｔ ｍ ｅ ｒ ｈ ｓ ｓｓｉｎ ｅａ ｅａ ａ ｚ ｍｐ ａ ｃ ｌ ， ｅｐ ｏ ｅ ｆ ｅｒ ａｉｔ ｅ ｉ ｓｂ ｔ ｎ ｔ ｕ ｎ ａｏ ｗｅ ｈ ｕ ｋ ｙｃ ｄ ｕ ｎ ｎ ｕ ｔ ｏ ｙｉ ｐ ｙ ｉ ｃｅ ｃ ｒ ｎ ｌ ｅ ｅ ｈ ｔ ａｌ ｔ ｒ ｖ ｓｏ ｌ ｉ ｈ ｎ ｃ ｙｄ ｉ ｙ ｈ ｈ ｔ ｅ ｓｃ ｐ ａ ｔ ａ ｔ ｎ ｔ ｒ ｅ ｓｂ ｌ ｙ ｏ ｅｑ ａ ｔｍ ｅ ｏ ｅａ ｅａｓ ｉ ｅ ， ｍｐ ａｉ ｅ ａ ｅｑ ａ ｔｍ ｅ ｏ ｅｉ ｍｕ ｈｍｏ ｅ ｒ ｃ ｃ Ｈｙ ａ ｄ ｆ ｕ ｅｆａ ｉｉ ｔ ｆ ｈ ｎ ｉ ｕ ｉ ｔ ｕ ｕ ｋ ｙｃ ｌ ｇ ｖ ｎ ｉ ｉ ｅ ｈ ｓｚ ｄ ｔ ｔ ｕ ｕ ｋ ｙ ｃ ｄ ｓ ｃ ｒ ｄ ｒ ｏ ｔｓ ｈ ｔ ｈ ｎ ｃ ｎ ｅ ｉｎ ｄ ｓ ｆ ａ ｈ ａ ｔ ｎ ｌ ｄ ｐ ｂ ｉ ｎ ｓ ｉ ａｌ， ｅ ｔｅ ｒ ｔ ａ ｏ ｎ ａ ｏ ｎ ｘ ｅ ｉ ｎ ａ ｌｍｅ ｔｔ ｎ ｈ ｖ ｏ ｖ ｎｅ ｔ ｎ ａ ａ ｅｔ ｎ ｔａ ｔ ｄ ｉ ａ ｕ ｌ ｏ ｅ ．ｎ ｌ ｔ ｏ ｅｉ ｌ ｕ ｄ ｔ ｎ ａ ｄ ｅ ｐ ｒｍｅ ｔ ｉ ｅ ｎ ａ ｏ ａ ｅ ｈ ｎ ｒｉ ｏ ｎ ａ ｃ Ｆ ｙｈ ｈ ｃ ｆ ｉ ｌ ｍｐ ｉ