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《吉首大学》 2016年
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基于隐形传态的量子通信局域网身份认证研究

李智伟  
【摘要】:量子通信是一门由量子力学与经典信息学结合而成的新兴前沿科学,近年来,通过诸如潘建伟、郭光灿等优秀科学家在量子通信领域内的不懈努力,使得量子通信研究在理论及实践方面均获得了重大的突破,与此同时量子通信的信息安全也相应的成为引人注目的方向之一。本文针对目前对多数量子通信过程可能出现的例如“假冒身份攻击”“中间人攻击”等通信安全问题,采用了基于量子隐形传态的基本原理与局域网经典通信认证协议提出了相关的量子通信身份认证方案,并利用相关的量子隐形传态理论计算公式及幺正操作对身份认证方案进行了很好的验证和分析。本文先从无线局域网和有线局域网通信网络结构类型特征着手进行浅析,随后对量子通信方面信息传输以及身份认证方案进行重点研究,在量子通信网络中,采用隐形传态原理研究如何实现量子通信用户在网络通信中的身份认证方案,确保网络信息传输过程的安全进行。一、由于多用户同时与同一通信终端通信认证时,往往因为用户之间没有很明确的优先级别限制,在相同时间里‘盲目竞争’获取同一通信终端认证信息造成经典信道拥堵,或在网络闲置时处于通信静态。本文使用令牌环网络工作原理与量子隐形传态相结合,既能够解决用户通信的优先级别,同时也可提高用户的网络安全性,该认证方案主要是针对令牌环局域网内各通信站点间实现优先级预约及身份信息核实进行研究。进而,将此方案延伸至总线型或星线型等拓扑结构的网络之中,从而实现在整个量子通信网络的身份认证。此方案最大的优点是:可以根据量子通信网络的情况来决定身份认证的顺序和数量,有效避免因通信用户之间的冲突或闲置带来的网络资源的大量浪费。二、基于无线局域网通信网络,将隐形传态原理与传统的通信认证协议相结合形成新的量子通信身份认证方案,方案首先针对规模稍小的ESS(Extended Service Set)无线局域网结构进行研究,然后根据研究情况分析进一步推广扩展到整个自由空间量子通信网络之中,实现无线网络量子通信的EAP(Extensible Authentication Protocol)身份认证。在无线局域网中,客户端、认证系统和认证服务器在获得EPR对的基础上,客户端通过经典信道和量子通信信道把认证信息传输到认证服务器,然后认证服务器RS(Radius Server)对接受的量子信息和经典信息进行相应的转换,得到客户端传输的验证信息,从而判断认证是否成功。此身份认证方案的研究为自由空间量子通信网络提供了更为安全的“防火墙”保障技术,为进一步推进量子通信网络的实践应用提供了理论支撑。此方案的意义在于:通过采用RS服务器控制终端用户在无线局域网节点AP的身份认证,一方面可以保证无线局域网的通信安全,另一方面体现出终端接入局域网节点方面更为便利与稳定。
【学位授予单位】:吉首大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:O413;TN918

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