虛擬量子加密系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種虛擬量子加密系統(tǒng)，其特征在于，解決了傳統(tǒng)量子加密需要特殊的超導環(huán)境進行磁干預，或需要進行光子調(diào)制的特殊環(huán)境，造成的時間有效性短，穩(wěn)定性差，無法適應多種應用環(huán)境的缺點，提供了一種通過精密時鐘和硬件特征規(guī)律同步來仿真量子調(diào)制，進行數(shù)據(jù)缺失和擾亂，實現(xiàn)類似量子加密特征的虛擬量子加密系統(tǒng)，由時鐘模塊、同步模塊、加解擾模塊、虛擬量子加解密模塊和數(shù)據(jù)接口組成，能夠進行點到點加密，并能抵抗量子攻擊，適應于各種通信系統(tǒng)、云計算中心、物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)和托管服務系統(tǒng)。
【專利說明】虛擬量子加密系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種虛擬量子加密系統(tǒng)，通過高精度時鐘、動態(tài)同步數(shù)據(jù)和隨機缺失實現(xiàn)類似量子加密的效果。
【背景技術】
[0002]普通的加密系統(tǒng)的輸出數(shù)據(jù)具有完整性，才能夠解密，因此密碼分析和量子計算能夠進行分析和破解，如果密文輸出數(shù)據(jù)不完整，必須通過特定硬件環(huán)境的高匹配時鐘或硬件特征數(shù)據(jù)進行同步，使得不傳送實際用到的隨機數(shù)或密鑰，則類似量子加密里，沒有特定模板無法解密，且一旦人為對數(shù)據(jù)進行恢復，但接收方無法通過正確的模板驗證，即發(fā)現(xiàn)造假。因此利用量子加密特征和思路，通過非量子環(huán)境實現(xiàn)，具備很高的加密特性和實用價值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明解決了傳統(tǒng)加密系統(tǒng)無法抵抗密碼分析和量子攻擊的特點，提供了一種虛擬量子加密系統(tǒng)，其特征在于，由時鐘模塊、同步模塊、加解擾模塊、虛擬量子加解密模塊和數(shù)據(jù)接口組成，所述虛擬量子加密系統(tǒng)加密時把數(shù)據(jù)接口的輸入數(shù)據(jù)送至加解擾模塊進行加擾，再送至虛擬量子加解密模塊進行加密，然后把密文數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)接口 ；所述虛擬量子加密系統(tǒng)解密時把數(shù)據(jù)接口的輸入數(shù)據(jù)送至虛擬量子加解密模塊進行解密，再送至加解擾模塊進行解擾，然后把明文數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)接口 ；其中所述時鐘模塊包含至少兩個獨立的硬件時鐘，一方面能夠提供高精度的時鐘信號，另一方面通過多個獨立的硬件時鐘的差分值，能夠提供不同于軟件偽隨機數(shù)生成方式的真隨機數(shù)發(fā)生器；所述同步模塊采用硬件和/或軟件實現(xiàn)的數(shù)字轉(zhuǎn)盤，根據(jù)觸發(fā)時鐘或中斷信號進行同步數(shù)據(jù)的滾動；所述加解擾模塊，采用所述同步模塊的同步數(shù)據(jù)與所述數(shù)據(jù)接口提供的數(shù)據(jù)進行加擾或解擾運算；所述虛擬量子加解密模塊根據(jù)時鐘模塊的時鐘數(shù)據(jù)，對加解擾模塊的數(shù)據(jù)進行后置加密或前置解密。所述虛擬量子加解密模塊還包括自身的唯一序列號，以及針對其它唯一序列號進行指定接收方加密的功能，通過自身的唯一序列號只能解密發(fā)給自己的數(shù)據(jù)和對自己發(fā)出的數(shù)據(jù)進行數(shù)字簽名，通過其它唯一序列號只能驗證其數(shù)字簽名，和對其進行指定接收方加密，使得只有具備對應唯一序列號的虛擬量子加解密模塊才能夠解密。
[0004]這樣實際輸出的密文數(shù)據(jù)中用到的時鐘和硬件特征參數(shù)等加密參數(shù)根本不傳送，外界無法獲得，難以進行攻擊。特別的，為防止同類系統(tǒng)的內(nèi)部攻擊，設計了指定接收方加密的功能，即對某唯一序列號發(fā)出的加密數(shù)據(jù)，只有具備對應唯一序列號的虛擬量子加解密模塊才能夠解密。
[0005]所述的虛擬量子加密系統(tǒng)，其特征在于，所述時鐘模塊具備防掉電功能，具備單獨供電的結(jié)構(gòu)，保障時鐘不受外部電源掉電的影響。
[0006]所述的虛擬量子加密系統(tǒng)，其特征在于，所述時鐘模塊具備哈希運算模塊和多種隨機數(shù)生成功能，能夠?qū)r鐘的差分值轉(zhuǎn)換成隨機數(shù)輸出。[0007]所述的虛擬量子加密系統(tǒng)，其特征在于，所述同步模塊采用由多反饋寄存器構(gòu)成的數(shù)字轉(zhuǎn)盤。
[0008]所述的虛擬量子加密系統(tǒng)，其特征在于，所述同步模塊還具備哈希運算模塊和多種隨機數(shù)生成功能，能夠數(shù)字轉(zhuǎn)盤的輸出值轉(zhuǎn)換成隨機數(shù)輸出。
[0009]所述的虛擬量子加密系統(tǒng)，其特征在于，所述虛擬量子加解密模塊包含加解密模塊，虛擬量子動態(tài)缺失模塊和虛擬量子恢復模塊，其中虛擬量子動態(tài)缺失模塊根據(jù)時鐘和/或隨機數(shù)，把加密模塊輸出的規(guī)范化密文數(shù)據(jù)分組的隨機位置上的數(shù)據(jù)位進行丟失或邏輯運算處理，使得最終輸出的加密數(shù)據(jù)不完整，無法通過密文分析進行破解；所述虛擬量子恢復模塊對密文進行隨機數(shù)據(jù)補償，根據(jù)運算結(jié)果與初始加密數(shù)據(jù)的差距調(diào)整補償方式，最終完成數(shù)據(jù)完整性補充；所述初始加密數(shù)據(jù)是指虛擬量子動態(tài)缺失模塊對于初始數(shù)據(jù)進行單向運算生成的校驗數(shù)據(jù)；所述初始數(shù)據(jù)是指當時的時鐘參考數(shù)值和/或還未進行隨機動態(tài)缺失的某數(shù)據(jù)分組的數(shù)據(jù)。
[0010]所述的虛擬量子加密系統(tǒng)，其特征在于，所述加解擾模塊包括數(shù)字電視DVB系統(tǒng)的CSA通用加解擾模塊。這樣能夠應用于數(shù)字機頂盒或衛(wèi)星機頂盒。
[0011]所述的虛擬量子加密系統(tǒng)，其特征在于，所述同步模塊還能夠與具有非高精度時鐘的子加密系統(tǒng)進行安全驗證與通信，即所述同步模塊具有時鐘因子調(diào)整模塊，即當通過安全驗證運算，發(fā)現(xiàn)子加密系統(tǒng)的同步數(shù)據(jù)有偏差時，說明子加密系統(tǒng)的時鐘有偏差，同步模塊會自動存儲偏差正負時間，并在下次安全驗證時，自動從當前時鐘中加上偏差正負時間，保障計算同步數(shù)據(jù)的正確性。
[0012]所述的虛擬量子加密系統(tǒng)，其特征在于，所述具有非高精度時鐘的子加密系統(tǒng)是具有電池和顯示屏的一次性動態(tài)密碼令牌。
[0013]所述的虛擬量子加密系統(tǒng)，其特征在于，所述一次性動態(tài)密碼令牌是由具有可信唯一標識的聯(lián)網(wǎng)終端生成的，所述聯(lián)網(wǎng)終端的時鐘能夠通過網(wǎng)絡進行自動校正。
【專利附圖】

【附圖說明】[0014]無【具體實施方式】
[0015]本發(fā)明的虛擬量子加密系統(tǒng)【具體實施方式】為，首先進行時鐘模塊的校準、同步模塊數(shù)據(jù)的初始化同步、加解擾模塊和虛擬量子加解密模塊的參數(shù)設置，所述虛擬量子加密系統(tǒng)加密時先把初始化數(shù)據(jù)進行加密，生成校驗數(shù)據(jù)，自檢無誤后輸出，再把數(shù)據(jù)接口的輸入數(shù)據(jù)進行分組，按次序送至加解擾模塊進行加擾，再送至虛擬量子加解密模塊進行指定接收方加密和隨機動態(tài)缺失，然后把密文數(shù)據(jù)按分組次序輸出至數(shù)據(jù)接口 ；所述虛擬量子加密系統(tǒng)解密時先把數(shù)據(jù)接口的輸入的由發(fā)送方初始化數(shù)據(jù)生成的校驗數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)導入虛擬量子加解密模塊，一方面確認是否是指定接收方加密方式，即需校驗是否是自己的唯一序列號才能解密的，另一方面進行同步狀態(tài)確認和補償方式校準，再把密文分組按次序依次送至虛擬量子加解密模塊進行解密，內(nèi)部通過補償方式進行數(shù)據(jù)補償，不斷運算直至校驗正確，再送至加解擾模塊進行解擾，然后把明文數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)接口 ；其中所述時鐘模塊包含至少兩個獨立的硬件時鐘，一方面能夠提供高精度的時鐘信號，另一方面通過多個獨立的硬件時鐘的差分值，能夠提供不同于軟件偽隨機數(shù)生成方式的真隨機數(shù)發(fā)生器；所述同步模塊采用硬件和/或軟件實現(xiàn)的數(shù)字轉(zhuǎn)盤，根據(jù)觸發(fā)時鐘或校驗數(shù)據(jù)產(chǎn)生的中斷信號進行同步數(shù)據(jù)的滾動；所述加解擾模塊，采用所述同步模塊的同步數(shù)據(jù)與所述數(shù)據(jù)接口提供的數(shù)據(jù)進行加擾或解擾運算。所述虛擬量子加解密模通過自身的唯一序列號只能解密發(fā)給自己的數(shù)據(jù)和對自己發(fā)出的數(shù)據(jù)進行數(shù)字簽名，通過其它唯一序列號只能驗證其數(shù)字簽名，和對其唯一序列號進行指定接收方加密，使得只有具備對應唯一序列號的虛擬量子加解密模塊才能夠解密。
【權利要求】
1.一種虛擬量子加密系統(tǒng)，其特征在于，由時鐘模塊、同步模塊、加解擾模塊、虛擬量子加解密模塊和數(shù)據(jù)接口組成，所述虛擬量子加密系統(tǒng)加密時把數(shù)據(jù)接口的輸入數(shù)據(jù)送至加解擾模塊進行加擾，再送至虛擬量子加解密模塊進行加密，然后把密文數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)接口 ；所述虛擬量子加密系統(tǒng)解密時把數(shù)據(jù)接口的輸入數(shù)據(jù)送至虛擬量子加解密模塊進行解密，再送至加解擾模塊進行解擾，然后把明文數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)接口 ；其中所述時鐘模塊包含至少兩個獨立的硬件時鐘，一方面能夠提供高精度的時鐘信號，另一方面通過多個獨立的硬件時鐘的差分值，能夠提供不同于軟件偽隨機數(shù)生成方式的真隨機數(shù)發(fā)生器；所述同步模塊采用硬件和/或軟件實現(xiàn)的數(shù)字轉(zhuǎn)盤，根據(jù)觸發(fā)時鐘或中斷信號進行同步數(shù)據(jù)的滾動；所述加解擾模塊，采用所述同步模塊的同步數(shù)據(jù)與所述數(shù)據(jù)接口提供的數(shù)據(jù)進行加擾或解擾運算；所述虛擬量子加解密模塊根據(jù)時鐘模塊的時鐘數(shù)據(jù)，對加解擾模塊的數(shù)據(jù)進行后置加密或前置解密。
2.根據(jù)權利要求1中所述的虛擬量子加密系統(tǒng)，其特征在于，所述時鐘模塊具備防掉電功能，具備單獨供電的結(jié)構(gòu)，保障時鐘不受外部電源掉電的影響。
3.根據(jù)權利要求2中所述的虛擬量子加密系統(tǒng)，其特征在于，所述時鐘模塊具備哈希運算模塊和多種隨機數(shù)生成功能，能夠?qū)r鐘的差分值轉(zhuǎn)換成隨機數(shù)輸出。
4.根據(jù)權利要求3中所述的虛擬量子加密系統(tǒng)，其特征在于，所述同步模塊采用由多反饋寄存器構(gòu)成的數(shù)字轉(zhuǎn)盤。
5.根據(jù)權利要求4中所述的虛擬量子加密系統(tǒng)，其特征在于，所述同步模塊還具備哈希運算模塊和多種隨機數(shù)生成功能，能夠數(shù)字轉(zhuǎn)盤的輸出值轉(zhuǎn)換成隨機數(shù)輸出。
6.根據(jù)權利要求 5中所述的虛擬量子加密系統(tǒng)，其特征在于，所述虛擬量子加解密模塊包含加解密模塊，虛擬量子動態(tài)缺失模塊和虛擬量子恢復模塊，其中虛擬量子動態(tài)缺失模塊根據(jù)時鐘和/或隨機數(shù)，把加密模塊輸出的規(guī)范化密文數(shù)據(jù)分組的隨機位置上的數(shù)據(jù)位進行丟失或邏輯運算處理，使得最終輸出的加密數(shù)據(jù)不完整，無法通過密文分析進行破解；所述虛擬量子恢復模塊對密文進行隨機數(shù)據(jù)補償，根據(jù)運算結(jié)果與初始加密數(shù)據(jù)的差距調(diào)整補償方式，最終完成數(shù)據(jù)完整性補充；所述虛擬量子加解密模塊還包括自身的唯一序列號，以及針對其它唯一序列號進行指定接收方加密的功能，通過自身的唯一序列號只能解密發(fā)給自己的數(shù)據(jù)和對自己發(fā)出的數(shù)據(jù)進行數(shù)字簽名，通過其它唯一序列號只能驗證其數(shù)字簽名，和對其進行指定接收方加密，使得只有具備對應唯一序列號的虛擬量子加解密模塊才能夠解密；所述初始加密數(shù)據(jù)是指虛擬量子動態(tài)缺失模塊對于初始數(shù)據(jù)進行單向運算生成的校驗數(shù)據(jù)；所述初始數(shù)據(jù)是指當時的時鐘參考數(shù)值和/或還未進行隨機動態(tài)缺失的某數(shù)據(jù)分組的數(shù)據(jù)。
7.根據(jù)權利要求6中所述的虛擬量子加密系統(tǒng)，其特征在于，所述加解擾模塊包括數(shù)字電視DVB系統(tǒng)的CSA通用加解擾模塊。
8.根據(jù)權利要求1至6中任一所述的虛擬量子加密系統(tǒng)，其特征在于，所述同步模塊還能夠與具有非高精度時鐘的子加密系統(tǒng)進行安全驗證與通信，即所述同步模塊具有時鐘因子調(diào)整模塊，即當通過安全驗證運算，發(fā)現(xiàn)子加密系統(tǒng)的同步數(shù)據(jù)有偏差時，說明子加密系統(tǒng)的時鐘有偏差，同步模塊會自動存儲偏差正負時間，并在下次安全驗證時，自動從當前時鐘中加上偏差正負時間，保障計算同步數(shù)據(jù)的正確性。
9.根據(jù)權利要求8中所述的虛擬量子加密系統(tǒng)，其特征在于，所述具有非高精度時鐘的子加密系統(tǒng)是具有電池和顯示屏的一次性動態(tài)密碼令牌。
10.根據(jù)權利要求8中所述的虛擬量子加密系統(tǒng)，其特征在于，所述一次性動態(tài)密碼令牌是由具有可信唯一標識的聯(lián)網(wǎng)終端生成的，所述聯(lián)網(wǎng)終端的時鐘能夠通過網(wǎng)絡進行自動校正。
【文檔編號】H04L9/12GK103840937SQ201210478767
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2012年11月23日 優(yōu)先權日:2012年11月23日
【發(fā)明者】許豐 申請人:許豐