引言

目前，信息已毫无疑问地成为一个国家的重要战略资 源，信息系统安全直接关系到国家政治，经济、军事等诸 多领域的兴衰成败。由于信息网络的开放性和普遍性，信 息网络日益成为“敌对”势力攻击的主要目标。不同的应 用背景对信息系统有着不同的安全需求，但是，信息系统

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万方数据
的安全保障都需要信息保护技术，对于经典信息系统来说
最核心的信息保护技术就是经典密码技术。通过对经典密 码发展历程的分析不难看出，计算技术的发展赢接影响密 码技术的发展。随着计算技术的快速发展，目前利用网格 计算就可以在较短的时间内破译现有的许多密码方案。近 几年，在电子商务领域被广泛采用的单向压缩函数MD5， SHA—O等被证实存在安全隐患t-·朋，这进一步强化了人们 对数学密码安全性的忧虑：目前广泛使用的、并未得到安 全性完备证明的数学密码体制很可能会在人们意想不到的 时候被破译或者被发现存在安全隐患。
另外，新型的量子计算也给数学密码体制带来了前所未 有的潜在威胁。1994年Peter  Shor发现了第一个具体的量子 算法【3】'Shor量子分解算法的时间复杂度为D(刀2(109开) (10皿。朗))，它在设想的量子计算机上可以用输入的多项式时 间分解大数质因子，因此它给RsA等公钥密码系统的安全性 提出了严峻的挑战。1996年Grover发现了非结构化数据库
源于联想网御神州专家新论搜索的Gmver迭代算耄抄】，量子Grover搜索算法的时间复杂
度为D(／Ⅳ)，它有可能解决经典上所谓的NP完全问题。
2007年11月，加拿大D—wave公司宣称研制成功28量 子位的量子计算机系统；2008年1   2月，又宣称成功研制了
128量子位的量子处理器。业内科学家们预测，到2020年左 右量子计算机将进入实用阶段。假如1024个量子位以上的量 子计算机研究取得实质性突破，那么256   bit甚至512 bit的 对称算法将不安全，RSA，ECC等非对称密码体制也将不安 全。目前的私钥密码体制，公钥密码体制等都将面临更新换 代的“困境”。因此，研究可以抵抗量子计算等高性能计算攻 击的新型密码技术体制势在必行。
根据Shannon信息论原理，如果随机密钥的高速在线分 发问题能够有效解决，那么利用一次一密乱码本(OTP)就可
以解决数据传输的完全保密问题。但是随机密钥的高速在线
分发面临着一系列技术难题或者瓶颈(因为为了确保密钥安 全，需要采用复杂的加密手段和安全协议，限制了密钥分发 的速率；另外，密钥的安全性也得不到完备性证明)。而量子 通信系统可以解决随机密钥的高速在线保密分发问题，为
0TP的广泛应用提供了技术可能性，进而可以解决数据传输 的完全保密问题。基于这样一个亮点，量子保密通信特别是 量子密钥分发技术(QKD)得到了许多国家的高度关注并得到 了快速发展。
目前，QKD作为一个物理上安全的保密体制，其实用化 已是一个明显的趋势。2004年，华东师范大学在国内首次实
现了QKD原理样机吼2005年，瑞士IDQmntique公司和美
国Mag【Q公司都推出了商用QKD系统产品。2005年，美国 BBN公司在DAPAR的资助下构建了6节点的实验网络【6J。
2008年，欧盟sECoQc组建了7节点的演示网络。2009年。 中国建设了8节点的“最子政务网”。可以说，国内外对量子 密钥分发技术的研究已经进入了工程实现的关键时期，目前 已经没有产品化的技术障碍，其应用基本上取决于市场。目 前世界上最好的实验记录是：无中继通信距离l    87 km，在
线分发密钥的速率l  Mb／s以上。

1技术原理和特色
根据量子力学原理，微观世界遵循Hd‘规berg测不准原 理和量子不可精确克隆定理。量子态测不准并且不能精确复 制，这意味着，通过窃听将不能得到确定的有效信息，也不 能进行重复测量。更重要的是，任何针对量子信号的窃听都 将不可避免地留下痕迹，这为在线检测窃听提供了可能。量 子态测不准导致的直接结果是任何人都不可能进行精确测量， 从这个角度来分析，量子信道是“绝对安全”的；但是这种

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“绝对安全”是无意义的，因为从中得不到有效信息。合法通
信双方为了提取在量子信道中传输的量子信息，必须依赖附 加的条件，即必须借助经典信道进行辅助信息的交互，比如 窃听检测所需要的交互信息必须通过可信辅助信道来传送， 这也决定了量子通信与经典保密通信之间的互补关系。
量子信息是经典信息在功能和性能上的扩展，量子通信 系统具有经典通信系统所具有的功能以及经典通信系统所不具 有的新功能(比如在线窃听检测)。如果采用一组正交态对0和 l进行编码和通信，那么通信双方能够进行确定测量，因此完 全可以实现经典通信系统的数据传输功能。当然，这种应用与 经典通信系统相比较并没有特殊的优越性，因此在大多数情况 下，量子通信是指基于量子测不准条件下的量子保密通信。
1．1量子密钥分发
QKD基于Heisenberg测不准原理和量子不可克隆定理， 其完全保密特性得到了证明【7一。因此，至少在理论上，基于 量子密钥的oTP能够解决通信数据的完全保密传输问题又
因为这种综合应用具有体制上的简洁性、理想的完全保密性 和简单的软硬件实现性能等，代表了密码系统发展和升级换 代的一个趋势。
如果QKD在密钥分发速率方面取得了重大突破，比如 达到50  Mb／s，甚至达到1  Gb／s以上，那么基于量子密钥 的oTP就能够实现保密语音通信、一些重要数据的实时保密 通信等，并且这种应用不存在所使用密钥或者密码算法可能 存在安全漏洞的隐患。这种系统应用无疑对现在的保密通信 体制是一个极大的挑战!当然，寻找QKD在现代保密通信 系统中的应用切入点是当务之急。
1．2量子身份识别 量子身份识别是基于量子态身份信息的物理安全的身份
识别方案。量子身份识别信息是量子态，具有唯一性和不可 复制性，这从根本上消除了身份信息被假冒或者事后否认的 可能性。在量子计算条件下，如何利用量子态身份的唯一性 和不可复制特性实现完全保密的量子身份识别具有非常重要 的意义。一方面，这种方案不需要事先共享短密钥，可以增 加系统的可用性另一方面，量子身份识别信息基于量子态， 具有唯一性和不可复制性，可以从根本上解决其安全问题。(责任编辑：南粤论文中心)转贴于南粤论文中心: http://www.nylw.net(南粤论文中心__代写代发论文_毕业论文带写_广州职称论文代发_广州论文网）