摘要：经典区块链中拜占庭容错共识机制使用的公钥数字签名在量子计算机的指数级加速下暴露出脆弱性,存在一定的安全风险。针对拜占庭容错共识机制不具有量子安全性的问题,提出了基于HotStuff的高效量子安全拜占庭容错共识机制EQSH(Efficient Quantum-Secured HotStuff)。首先,为解决现有无条件安全签名(Unconditionally Secure Signatures,USS)通信复杂度高的问题,提出了一种高效的多方环形量子数字签名(Efficient Multi-party Ring Quantum Digital Signatures,EMRQDSs)方案,该方案基于一种环形量子网络,在保证量子安全性、不可伪造性、不可抵赖性以及可转移性的同时,通信复杂度为O(n)。其次,为了消除量子敌手对门限签名的安全威胁,对HotStuff中使用的门限签名进行替换,提出了一种基于密钥分发中心的签名收集方案,该方案可以实现与门限签名同样的效果,通信复杂度为O(n),同时保证了量子安全性。最后,将上述两个方案相结合,应用于HotStuff中,提供了量子安全性;设计了一个起搏器保证了活性;简化了共识信息格式,使用流水线共识流程提高了共识效率。EQSH中没有使用量子纠缠等成本较高的技术,可在现有技术条件下实现,实用价值较高。相较于HotStuff,EQSH具有量子安全性。相较于其他非纠缠型量子安全拜占庭容错共识机制,EQSH首次将通信复杂度降为O(n),具有更佳的性能表现,且对于客户端量子线路数量的需求更低,有利于降低量子网络的架设成本。

摘要：本文引入量子密码技术,设计了一种实际可行的量子方案解决外包数据的多关键词隐私查询问题.该方案在我们提出的安全两方计算集合相似度协议、安全两方量子逻辑乘协议以及量子隐私查询协议的协助下,完成隐私的查询.前两个协议在不串谋的量子云的协助下,达到了信息论安全.而量子隐私查询是抗量子攻击的,即量子安全,所以所提方案是量子安全的.此外,所有基础协议均采用单光子作为量子资源,最复杂的操作是Toffoli门,所必须的测量是单光子测量.因此,在现有技术条件下,该方案是实际可行的.最后,在Qiskit中的IBM量子系统上验证了该方案关键环节的正确性和可行性.

摘要：安全高效的异步分布式随机信标是异步共识协议能够快速终止的必要保障.2008年以来,比特币中区块链技术的成功促进了分布式应用的蓬勃发展,为分布式应用提供随机性来源的分布式随机信标也受到了学者的广泛研究.现有的分布式随机信标一般选取公开可验证秘密共享、可验证随机函数、可验证延迟函数之一作为基础结构进行设计,其中公开可验证秘密共享结构简单、模块清晰、实用性较强,是现有分布式随机信标协议中数量最多、分析最为透彻的类别,其它结构的协议研究开始时间较晚,设计方法并未固定,在形式化安全定义和安全分析中尚有较大空白等待填补.目前,只有少数基于公开可验证秘密共享的方案支持异步网络模型,并且这些方案都是利用不抗量子的离散对数问题构建的.因此,在后量子安全的异步网络模型下,现有异步共识成果不得不采用期望运行轮数为指数的本地抛币协议来保障全栈量子安全.本文主要研究抗量子安全假设下基于公开可验证秘密共享的方案,具体贡献如下:(1)本文首先基于抗量子困难假设环上容错学习和公开可验证秘密共享的结构范式,设计了具备O(N log N)证明及验证复杂度的公钥更新协议,其中N为多项式次数,该协议保证了节点在每一轮产生随机数份额的过程中采用了一致且正确的新公钥.(2)在此基础上,本文设计了计算复杂度为O(n),通信复杂度为O(n2)的异步分布式随机信标协议,其中n为节点规模.在相同的安全参数下,本文提出的随机信标协议相较于基于离散对数的协议运行时延减小约34%.(3)最后,本文给出了一种基于异步分布式随机信标的异步共识协议,并证明其满足标准的安全需求.

摘要：量子信息技术将给未来6G的发展带来颠覆性的影响,量子安全技术将是新一代信息网络安全解决方案的关键技术,它将与6G技术相结合,成为保障未来信息社会可行的重要基础之一。

摘要：随着数字经济发展步伐加快,网络安全、数据安全问题变得更加重要,随时可能影响智慧城市发展,甚至危害社会安全和国家安全。QKD基于量子力学基本特性,能够提供无条件的安全性保证,与经典数据传输网络融合,解决量子保密通信和经典通信协同应用问题。研究了QKD应用的基础原理、关键技术和网络架构,探讨融合方法和创新应用方案,实现智慧城市更安全可靠的数据加密传输。