多方量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)算法研究.pdf

1、G.Vernam在1917年首次提出了一次一密的思想（OTP），指出只要在每次通信過程中使用一串與信息長度相等的密鑰進(jìn)行加密，接收方使用相同的密鑰進(jìn)行解密且保證每次通信均使用不同的密鑰便可實(shí)現(xiàn)安全的通信。量子密鑰分發(fā)技術(shù)（QKD）是量子論與信息論相結(jié)合的產(chǎn)物。通過基于量子力學(xué)基本原理的QKD可以獲得用于通信的無條件安全密鑰，然后結(jié)合OTP思想便可實(shí)現(xiàn)無條件安全的通信。到目前為止，大多數(shù)有關(guān)量子保密通信的理論和實(shí)驗工作主要集中在兩方。然而

2、，為了實(shí)現(xiàn)安全的群組通信，必須設(shè)法實(shí)現(xiàn)多方量子密鑰分發(fā)。本文的主要工作正是圍繞多方量子密鑰分發(fā)中的數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)展開研究。
　　首先，本文介紹了基于GHZ態(tài)的多方量子密鑰分發(fā)（MultipartyQuantumKeyDistribution，MQKD）協(xié)議，然后詳細(xì)介紹了二分法、級聯(lián)法和基于漢明碼的Winnow算法這三種常見的數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)算法，并對它們進(jìn)行了比較。二分法糾錯簡單易用，但不能糾正偶數(shù)個錯誤。級聯(lián)法可以糾正偶數(shù)個錯誤，糾錯能力強(qiáng)

3、，但是增加了通信的次數(shù)，加重了通信資源的負(fù)擔(dān)?；跐h明碼的Winnow算法利用極少的通信次數(shù)就可以完成糾錯，但是存在錯誤不減反增的危險。
　　其次，分析對比了三種LDPC碼校驗矩陣生成的方法，優(yōu)選出Mackay法和PEG法生成校驗矩陣，給出了譯碼的BP（Beliefpropagation）算法與LLRBP（Log-Likelihood Ratio Belief Propagation）算法，使用Exit（Extrinsic inf

4、ormation transfer）圖對LDPC碼進(jìn)行了譯碼性能分析，選出適合于數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)的校驗矩陣的度，并給出了該數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)方案的工作流程。隨后對用不同方法生成的校驗矩陣、不同的碼長和不同的迭代次數(shù)對最終密鑰生成率的影響進(jìn)行了仿真，仿真結(jié)果表明數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)效率最高可達(dá)到99％，說明使用LDPC碼可行，其性能比之前所述的三種協(xié)調(diào)算法優(yōu)越。隨后提出了一種基于LDPC（Low-densityParity-Check,低密度奇偶校驗）碼的多方量子密鑰