关于量子签名的理论分析-theoretical analysis of quantum signature.docx

摘要数字签名作为密码学的重要分支是实现网络身份认证、数据完整性保护和非否认服务的基础，也是开展电子商务和签订电子合同的重要工具，所以数字签名在现代秘密系统中起着相当重要的作用。类似于公钥密码，大多数基于公钥密码的经典数字签名方案可以被Shor算法攻破。因此，许多学者将目光投向了数字签名的量子对应—量子签名。不管是经典的数字签名也好，还是量子签名也好，都需要满足两个安全要求—不可伪造性和不可否认性。另外，作为电子签名的实现方式，有必要设计更多的数字签名为人们的现实生活带来便利。本文首先经过分析发现，在利用量子一次一密加密算法和隐形传态原理，以Bell 态为量子信道而设计的AQS(仲裁签名方案)，以及利用公告板克服验签者否认签名这一安全漏洞的无纠缠态AQS，存在着不止一种安全隐患，就是验签者可以对消息签名实施任何幺正操作，从而伪造他对特定消息的签名，除此之外，签名者可以通过纠缠态攻击，任意否认自己的签名来达到他的不法目的。其次，我们研究了利用量子信息拆分的基本思想为一份重要的签名实现多人验证，主要以W态为量子通道，结合量子密钥分发、一次一密、单向函数、诱骗态来确保方案的安全性，最后，对此方案做了一个更一般的推广。关键词：量子签名；否认攻击；多人验证签名；量子信息拆分；W 态IAbstractBecausedigitalsignaturesasanimportantbranchofcryptographyisthefoundationtoachievenetworkauthentication,dataintegrityandnon-repudiationservices,aswellasanimportanttoolfore-commerceandsigningelectroniccontract,sothedigitalsignatureinthemodernsecretsystemplaysaveryimportantrole.Similartopublic-keycryptography,lotsofclassicdigitalsignatureschemesbasedonpublickeycryptographycanbebrokenbyShor’salgorithm.Therefore,manyscholarspayattentiontothequantumcorrespondofdigitalsignature—quantumsignature.Whateverit is classical digitalsignature orquantumsignature,theyall needtomeet twosafetyrequirements—non-forgeryandnon-repudiation.Inaddition,asanimplementationof electronicsignature,itisnecessarytodesignmoredigitalsignaturesforpeoplesconvenienceinreallife.Firstly,wefoundthattherearemorethanonesecurityriskintheAQS(arbitrationsignaturescheme)withBell-statesasthequantumchannelwhichisbasedonquantumone-timepadandquantumteleportation,andtheAQSwithoutentangledstateswhichusesapublicboardtoovercometheverifier’srepudiation.Oneisthattheverifiercanforgesignaturesinhiswillthroughimplementinganyunitaryoperationtothemessage-signaturepair,andtheotheroneisthatthesignercanarbitrarilydenyhissignaturebyentanglementattackstoachievehisunlawfulpurpose.Secondly,westudytheuseofquantum informationsplittingasanbasicideaand W-state asquantumchanneltoachieveaquantumsignatureverificationbymorethanoneverifier,thisschemeisalsocombinedwithquantumkeydistribution,one-timepa