CN108768923A - 一种基于量子可逆逻辑线路的加密算法的聊天实时加密方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于量子可逆逻辑线路的加密算法的聊天实时加密方法，利用所设计的量子可逆逻辑线路实现加密领域的乘法运算过程，并将其应用在社交软件聊天的实时加密过程中。基于量子可逆逻辑线路设计的乘法运算方法使得加密的密钥种类数达到传统加密方法的2n‑1！倍，防止攻击者通过时间攻击或传播途径攻击的攻击方法获取聊天信息，大大提升了聊天信息发送的安全性。

Description

一种基于量子可逆逻辑线路的加密算法的聊天实时加密方法
技术领域
本方法涉及信息技术领域，特别是一种基于量子可逆逻辑线路的加密算法的聊天实时加密方法。
背景技术
在互联网技术飞速发展的今天，移动社交聊天已经逐渐代替了传统通信工具。在日常生活中，越来越多的人际交流都需要借助互联网来传输，而如果我们交流的平台未做任何加密措施的话，我们的聊天内容很有可能被攻击者截取，或遭到平台管理方泄露，而聊天内容的泄露则会导致我们的个人财产安全得不到保障。随着信息科学技术的发展和近年来人们的安全意识和隐私意识逐步提高，大家也越来越关注网络中的信息安全问题。这其中密码编码学是对付各种安全威胁最强有力的工具，它能有效的保证数据的隐私性和和安全性，在近年来在信息安全领域被广泛使用。现有技术中涉及的相关技术有：
一、传统加密算法(以AES算法为例)
高级加密标准(英语：Advanced Encryption Standard，缩写：AES)是美国联邦政府采用的一种区块加密标准。这个标准用来替代原先的DES，已经被多方分析且广为全世界所使用。经过五年的甄选流程，高级加密标准由美国国家标准与技术研究院(NIST)于2001年11月26日发布于FIPS PUB197，并在2002年5月26日成为有效的标准。2006年，高级加密标准已然成为对称密钥加密中最流行的算法之一。
AES的区块长度固定为128比特，密钥长度则可以是128，192或256比特。大多数AES计算是在一个特别的有限域完成的。
AES加密过程是在一个4×4的字节矩阵上运作，这个矩阵又称为“状态(state)”，其初值就是一个明文区块(矩阵中一个元素大小就是明文区块中的一个Byte)。加密时，各轮AES加密循环(除最后一轮外)均包含4个步骤：
AddRoundKey—矩阵中的每一个字节都与该次轮秘钥(round key)做XOR运算；每个子密钥由密钥生成方案产生。
SubBytes—通过非线性的替换函数，用查找表的方式把每个字节替换成对应的字节。
ShiftRows—将矩阵中的每个横列进行循环式移位。
MixColumns—为了充分混合矩阵中各个直行的操作。这个步骤使用线性转换来混合每列的四个字节。
最后一个加密循环中省略MixColumns步骤，而以另一个AddRoundKey取代。
其存在的问题在于传统的逻辑门存在一定位上的扇出，即两个输入，却只有一个输出。这样便有利于边信道攻击中的功耗分析进行破解。
二、量子可逆逻辑线路
量子可逆逻辑线路是由一系列量子可逆逻辑门搭建而成的具有一定函数功能的逻辑电路。它具有如下特点：
(1)输入数等于输出数；
(2)没有扇入与扇出；
(3)没有反馈；
(4)网络分层级联，有时为了保证网络可逆，需要添加一些无用的输出或输入信息位，即垃圾信息位；
(5)n输入、输出向量的可逆网络共有2n！种。
三、PKCS#5标准填充方法
在传统加密算法中，算法处理的数据块大小是16字节。假设输入数据的最后一个数据块少于16字节，便需要填充一些数据补足16字节，并在解密后能正确地分割出原文与填充数据。PKCS5就是为了解决这一类问题而约定的一种通用的填充标准。在该方案中，最后一个数据块使用等于填充字节数量的值(16-最后一个数据块的长度)作为填充值进行填充。如果L是最后一个(不完整的)数据块，那么它将按如下方式进行填充：
L 01 if length(L)＝15
L 02 02 if length(L)＝14
L 03 03 if length(L)＝13
...
L 15 15 15...15 15 15(共计15个15) if length(L)＝1
如果最后一个数据块的长度能够被16整除，那么就填充16个16。
在加密过程中，上述填充内容会附加到数据块后，并进行加密。在解密时，明文的最后一个字节就是要丢弃的填充字符数，根据该字节内容进行丢弃填充部分。
四、非对称加密算法(以ElGamal算法为例)
非对称加密算法是一种密钥的保密方法，其中ElGamal算法是一种较为常见的非对称加密算法，它是基于1985年提出的公钥密码体制和椭圆曲线加密体系。既能用于数据加密也能用于数字签名，其安全性依赖于计算有限域上离散对数这一难题。在加密过程中，生成的密文长度是明文的两倍，且每次加密后都会在密文中生成一个随机数K，在密码中主要应用离散对数问题的几个性质：求解离散对数(可能)是困难的，而其逆运算指数运算可以应用平方-乘的方法有效地计算。也就是说，在适当的群G中，指数函数是单向函数。
非对称加密算法需要两个密钥：公钥(公开密钥)和私钥(私有密钥)。公钥与私钥是一一对应的，如果用公钥对数据进行加密，只有用对应的私钥才能解密；如果用私钥对数据进行加密，那么只有用对应的公钥才能解密。因为加密和解密使用的是两个不同的密钥，所以这种算法叫做非对称加密算法。非对称加密算法实现机密信息交换的基本过程是：甲方生成一对密钥并将其中的一把作为公钥向其它方公开；得到该公钥的乙方使用该密钥对机密信息进行加密后再发送给甲方；甲方再用自己保存的另一把私钥对加密后的信息进行解密。
另一方面，甲方可以使用乙方的公钥对机密信息进行签名后再发送给乙方；乙方再用自己的私钥对数据进行验签。
甲方只能用其私钥解密由其公钥加密后的任何信息。非对称加密算法的保密性比较好，它消除了最终用户交换密钥的需要。
非对称密码体制的特点：算法强度复杂、安全性依赖于算法与密钥但是由于其算法复杂，而使得加密解密速度没有对称加密解密的速度快。对称密码体制中只有一种密钥，并且是非公开的，如果要解密就得让对方知道密钥。所以保证其安全性就是保证密钥的安全，而非对称密钥体制有两种密钥，其中一个是公开的，这样就可以不需要像对称密码那样传输对方的密钥了。这样安全性就大了很多。
工作原理：
1、A要向B发送信息，A和B都要产生一对用于加密
2、A的私钥保密，A的公钥告诉B；B的私钥保密，B的公钥告诉A。
3、A要给B发送信息时，A用B的公钥加密信息，因为A知道B的公钥。
4、A将这个消息发给B(已经用B的公钥加密消息)。
5、B收到这个消息后，B用自己的私钥解密A的消息。其他所有收到这个报文的人都无法解密，因为只有B才有B的私钥。
发明内容
本发明的目的是为了克服以上不足，提供一种基于量子可逆逻辑线路的加密算法的聊天实时加密方法，通过将量子可逆逻辑、传统对称加密算法和非对称加密算法相结合，大大提升了攻击者的攻击成本，为聊天信息的传输提供更有效的保障，增强了聊天环境的安全性。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种基于量子可逆逻辑线路的加密算法的聊天实时加密方法，具体步骤包括：
(100)、发送者请求公钥、加密、发送过程：
(110)、每个用户在成功注册账号后，都会获得服务器端自动生成的唯一用户ID。用户在本地端可以生成一一对应的公钥和私钥，其中私钥只保存在本地数据库中，而公钥则会上传并公布在服务器端数据库中，并与用户ID产生匹配；
(120)、发送者首先向服务器端发送接收者ID，请求接收者的公钥，服务器端接收请求后将接收者ID对应的接收者的公钥返回给发送者，并允许发送者发送聊天信息；
(130)、发送者在本地端生成一个加密密钥，并运用所述步骤(120)中获得的公钥对加密密钥进行加密，形成加密后密钥；
(140)、发送者将聊天文本信息以每组16字节的形式分组读入，若最后一组数据长度不足16字节，则采用PKCS#5标准填充方法填充，然后存放在字节数组中；
(150)、对字节数组中的数据采用基于量子可逆逻辑的加密算法进行分组加密，得到若干组16字节的加密字节数组；
(160)、发送者将加密后的字节数组和加密后的加密密钥发送给指定的接收者。
在本发明一个较佳实施例中，具体步骤还包括：
(200)、接收者接收、解密过程：
(210)、接收者运用本地端数据库内保存的私钥对接收到的加密后的加密密钥解密，然后验证解密的有效性；
(220)、接收者运用加密密钥对加密后的字节数组解密，然后验证解密的有效性，得到明文字节数组；
(230)、采用PKCS#5标准填充方法对最后一组明文字节数组进行去填充，得到完整的聊天信息，整个实时聊天信息加密传输过程完成。
在本发明一个较佳实施例中，所述量子可逆逻辑的加密算法，具体为：
a、运用量子可逆逻辑门的可逆特性，构造相应的量子可逆逻辑电路来替换、改造传统加密算法中加密领域乘法运算的电路构造，达到运用量子可逆逻辑门来替代传统逻辑门的效果，从而实现加密算法中的加密过程；
b、运用量子可逆逻辑门的可逆特性，构造相应的量子可逆逻辑电路来替换、改造传统加密算法中加密领域乘法运算的逆运算的电路构造，达到运用量子可逆逻辑门来替代传统逻辑门的效果，从而实现加密算法中的解密过程。
在本发明一个较佳实施例中，所述步骤a中的所述改造加密领域乘法运算的具体步骤如下：
加密领域乘法运算的操作是通过矩阵相乘来实现的，在算法中，矩阵的乘法和加法都是定义基于Z2[x]的不可约多项式m(x)＝x8+x4+x3+x+1构造的有限域GF(28)上的运算，所涉及到的加法和乘法运算具体如下：
加密领域乘法运算是针对字、字节和位的操作，到最终加密领域乘法运算是针对位的操作，写成多项式相乘的形式，令其中w(x)是迦罗瓦域上的多项式，记为：
w(x)＝{03}x3+{01}x2+{01}x+{02}；
为了便于计算操作，写成如下的形式：
所以
其中：m(x)是一个不可约多项式，其中x是这个多项式的自变量；s(x)是加密领域乘法运算运算前的初始矩阵，s'(x)是经过加密领域乘法运算运算后的目标矩阵；c表示矩阵的列坐标，Nb是矩阵的列数；
经过该乘法计算后，每一列中的一个字有下述结果取代：
通过构造量子可逆逻辑可逆电路来实现；
其中b7b6b5b4b3b2b1b0输入的相应的字节，也即是状态矩阵中每个元素的值，其中b(x)为一个字节；
而一个状态中共含有16个元素，即含有16个字节，每一个字节都需要进行上述的操作，为了简化电路，我们将迦罗瓦域中2·b(x)的运算封装成一个小的量子可逆逻辑模块电路。
在本发明一个较佳实施例中，所述步骤b中改造传统加密算法中加密领域乘法运算的逆运算的具体步骤如下：
加密领域乘法运算的逆运算是加密领域乘法运算的逆变换，逆运算变换是在状态上对每一列进行运算，将每一列看作是4次多项式，将状态的列看作GF(28)上的多项式且被一个固定的多项式w-1(x)模x4+1，其中w-1(x)为：
w-1(x)＝{03}x3+{01}x2+{01}x+{02}；
同样，这里可以写成矩阵乘法，令
经过该乘法计算后，一列中的4个字节将由下述结果取代：
本发明一种基于量子可逆逻辑线路的加密算法的聊天实时加密方法与现有技术相比具有以下优点：
1、加密算法密钥种类数是传统方法的2n-1！倍：
加密算法的乘法运算线路运用量子可逆逻辑线路进行改造，使得密钥种类数达到2n！种，大大增加了攻击者的攻击成本，从而提升聊天环境的信息传输安全性。
2、非对称加密算法公钥可更新：
服务器端将用户ID与用户的公钥进行匹配，每个用户所使用的公钥和私钥都可以随时更新，防止由于密钥被破解而产生长时间的安全漏洞所造成的信息泄露，有效地延长了加密***的安全时间。
因此，我们将一种基于量子可逆逻辑线路的加密算法的聊天实时加密方法运用在社交聊天软件之上，使得聊天信息的明文只在发送者与接收者本地端显示，大大提升了聊天环境的安全性。
附图说明
图1是本发明基于量子可逆逻辑线路的加密算法的聊天实时加密方法的服务器端聊天文本数据表实例；
图2是本发明基于量子可逆逻辑线路的加密算法的聊天实时加密方法的软件实例中的未加密状态；
图3是本发明基于量子可逆逻辑线路的加密算法的聊天实时加密方法的软件实例中的已加密状态；
图4是本发明基于量子可逆逻辑线路的加密算法的聊天实时加密方法的流程图；
图5是传统加密算法的加密流程图；
图6是为实现传统加密算法中的加密领域乘法运算而设计的量子可逆逻辑电路；
图7是量子可逆逻辑电路数乘2的电路构造；
图8是U器件；
图9是量子可逆逻辑电路；
图10是加密领域乘法运算的逆运算的电路构造图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。在本发明的一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
结合图1-4，本发明公开了一种基于量子可逆逻辑线路的加密算法的聊天实时加密方法，具体步骤包括：
一、发送者请求公钥、加密、发送：
A、每个用户在成功注册账号后，都会获得服务器端自动生成的唯一用户ID。用户在本地端可以生成一一对应的公钥和私钥，其中私钥只保存在本地数据库中，而公钥则会上传并公布在服务器端数据库中，并与用户ID产生匹配；
B、发送者首先向服务器端发送接收者ID，请求接收者的公钥，服务器端接收请求后将接收者ID对应的接收者的公钥返回给发送者，并允许发送者发送聊天信息；
C、发送者在本地端生成一个加密密钥，并运用所述步骤(120)中获得的公钥对加密密钥进行加密，形成加密后密钥；
D、发送者将聊天文本信息以每组16字节的形式分组读入，若最后一组数据长度不足16字节，则采用PKCS#5标准填充方法填充，然后存放在字节数组中；
E、对字节数组中的数据采用基于量子可逆逻辑的加密算法进行分组加密，得到若干组16字节的加密字节数组；
F、发送者将加密后的字节数组和加密后的加密密钥发送给指定的接收者。
二、接收者接收、解密：
G、接收者运用本地端数据库内保存的私钥对接收到的加密后的加密密钥解密，然后验证解密的有效性；
H、接收者运用加密密钥对加密后的字节数组解密，然后验证解密的有效性，得到明文字节数组；
I、采用PKCS#5标准填充方法对最后一组明文字节数组进行去填充，得到完整的聊天信息，整个实时聊天信息加密传输过程完成。
结合图5所示，所述基于量子可逆逻辑的加密算法具体步骤如下：
(1)、运用量子可逆逻辑门的可逆特性，构造相应的量子可逆逻辑电路来替换、改造传统加密算法中加密领域乘法运算的电路构造，达到运用量子可逆逻辑门来替代传统逻辑门的效果，从而实现加密算法中的加密过程；
(2)、运用量子可逆逻辑门的可逆特性，构造相应的量子可逆逻辑电路来替换、改造传统加密算法中加密领域乘法运算的逆运算的电路构造，达到运用量子可逆逻辑门来替代传统逻辑门的效果，从而实现加密算法中的解密过程。
加密领域乘法运算的改造：
加密领域乘法运算的操作是通过矩阵相乘来实现的，在算法中，矩阵的乘法和加法都是定义基于Z2[x]的不可约多项式m(x)＝x8+x4+x3+x+1构造的有限域GF(28)上的运算，所涉及到的加法和乘法运算具体如下：
加密领域乘法运算是针对字、字节和位的操作，到最终加密领域乘法运算是针对位的操作，写成多项式相乘的形式，令其中w(x)是迦罗瓦域上的多项式，记为：
w(x)＝{03}x3+{01}x2+{01}x+{02}；
为了便于计算操作，写成如下的形式：
所以
其中：m(x)是一个不可约多项式，其中x是这个多项式的自变量；s(x)是加密领域乘法运算运算前的初始矩阵，s'(x)是经过加密领域乘法运算运算后的目标矩阵；c表示矩阵的列坐标，Nb是矩阵的列数；
经过该乘法计算后，每一列中的一个字有下述结果取代：
通过构造量子可逆逻辑可逆电路来实现，见图6。
其中b7b6b5b4b3b2b1b0输入的相应的字节，也即是状态矩阵中每个元素的值，图7就表示迦罗瓦域中2·b(x)的运算，其中b(x)为一个字节。
而一个状态中共含有16个元素，即含有16个字节，每一个字节都需要进行上面的操作，为了简化电路，我们将图6封装成一个小的量子可逆逻辑模块电路图，见图8所示。
而针对每一列所进行的操作，我们构造如下的量子可逆逻辑电路图，见图9。
加密领域乘法运算的逆运算的改造：
加密领域乘法运算的逆运算是加密领域乘法运算的逆变换，逆运算变换是在状态上对每一列进行运算，将每一列看作是4次多项式，将状态的列看作GF(28)上的多项式且被一个固定的多项式w-1(x)模x4+1，其中w-1(x)为：
w-1(x)＝{03}x3+{01}x2+{01}x+{02}
同样这里可以写成矩阵乘法。令
经过该乘法计算后，一列中的4个字节将由下述结果取代：
构造的量子可逆逻辑电路图见图10。
最后应说明的是：虽然以上已经详细说明了本发明及其优点，但是应当理解在不超出由所附的权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下可以进行各种改变、替代和变换。而且，本发明的范围不仅限于说明书所描述的过程、设备、手段、方法和步骤的具体实施例。本领域内的普通技术人员从本发明的公开内容将容易理解，根据本发明可以使用执行与在此所述的相应实施例基本相同的功能或者获得与其基本相同的结果的、现有和将来要被开发的过程、设备、手段、方法或者步骤。因此，所附的权利要求旨在在它们的范围内包括这样的过程、设备、手段、方法或者步骤。

Claims (5)

1.一种基于量子可逆逻辑线路的加密算法的聊天实时加密方法，其特征在于，具体步骤包括：
(100)、发送者请求公钥、加密、发送过程：
(110)、每个用户在成功注册账号后，都会获得服务器端自动生成的唯一用户ID，用户在本地端可以生成一一对应的公钥和私钥，其中私钥只保存在本地数据库中，而公钥则会上传并公布在服务器端数据库中，并与用户ID产生匹配；
(120)、发送者首先向服务器端发送接收者ID，请求接收者的公钥，服务器端接收请求后将接收者ID对应的接收者的公钥返回给发送者，并允许发送者发送聊天信息；
(130)、发送者在本地端生成一个加密密钥，并运用所述步骤(120)中获得的公钥对加密密钥进行加密，形成加密后密钥；
(140)、发送者将聊天文本信息以每组16字节的形式分组读入，若最后一组数据长度不足16字节，则采用PKCS#5标准填充方法填充，然后存放在字节数组中；
(150)、对字节数组中的数据采用基于量子可逆逻辑的加密算法进行分组加密，得到若干组16字节的加密字节数组；
(160)、发送者将加密后的字节数组和加密后的加密密钥发送给指定的接收者。
2.根据权利要求1所述的基于量子可逆逻辑线路的加密算法的聊天实时加密方法，其特征在于，具体步骤还包括：
(200)、接收者接收、解密过程：
(210)、接收者运用本地端数据库内保存的私钥对接收到的加密后的加密密钥解密，然后验证解密的有效性；
(220)、接收者运用加密密钥对加密后的字节数组解密，然后验证解密的有效性，得到明文字节数组；
(230)、采用PKCS#5标准填充方法对最后一组明文字节数组进行去填充，得到完整的聊天信息，整个实时聊天信息加密传输过程完成。
3.根据权利要求1所述的基于量子可逆逻辑线路的加密算法的聊天实时加密方法，其特征在于，所述量子可逆逻辑的加密算法，具体为：
a、运用量子可逆逻辑门的可逆特性，构造相应的量子可逆逻辑电路来替换、改造传统加密算法中加密领域乘法运算的电路构造，达到运用量子可逆逻辑门来替代传统逻辑门的效果，从而实现加密算法中的加密过程；
b、运用量子可逆逻辑门的可逆特性，构造相应的量子可逆逻辑电路来替换、改造传统加密算法中加密领域乘法运算的逆运算的电路构造，达到运用量子可逆逻辑门来替代传统逻辑门的效果，从而实现加密算法中的解密过程。
4.根据权利要求3所述的基于量子可逆逻辑线路的加密算法的聊天实时加密方法，其特征在于，所述步骤a中的所述改造加密领域乘法运算的具体步骤如下：
加密领域乘法运算的操作是通过矩阵相乘来实现的，在算法中，矩阵的乘法和加法都是定义基于Z2[x]的不可约多项式m(x)＝x8+x4+x3+x+1构造的有限域GF(28)上的运算，所涉及到的加法和乘法运算具体如下：
加密领域乘法运算是针对字、字节和位的操作，到最终加密领域乘法运算是针对位的操作，写成多项式相乘的形式，令其中w(x)是迦罗瓦域上的多项式，记为：
w(x)＝{03}x3+{01}x2+{01}x+{02}；
为了便于计算操作，写成如下的形式：
所以
其中：m(x)是一个不可约多项式，其中x是这个多项式的自变量；s(x)是加密领域乘法运算运算前的初始矩阵，s'(x)是经过加密领域乘法运算运算后的目标矩阵；c表示矩阵的列坐标，Nb是矩阵的列数；
经过该乘法计算后，每一列中的一个字有下述结果取代：
通过构造量子可逆逻辑可逆电路来实现；
其中b7b6b5b4b3b2b1b0输入的相应的字节，也即是状态矩阵中每个元素的值，其中b(x)为一个字节；
而一个状态中共含有16个元素，即含有16个字节，每一个字节都需要进行上述的操作，为了简化电路，我们将迦罗瓦域中2·b(x)的运算封装成一个小的量子可逆逻辑模块电路。
5.根据权利要求3所述的基于量子可逆逻辑线路的加密算法的聊天实时加密方法，其特征在于，所述步骤b中所述改造传统加密算法中加密领域乘法运算的逆运算的具体步骤如下：
加密领域乘法运算的逆运算是加密领域乘法运算的逆变换，逆运算变换是在状态上对每一列进行运算，将每一列看作是4次多项式，将状态的列看作GF(28)上的多项式且被一个固定的多项式w-1(x)模x4+1，其中w-1(x)为：
w-1(x)＝{03}x3+{01}x2+{01}x+{02}；
同样，这里可以写成矩阵乘法，令
经过该乘法计算后，一列中的4个字节将由下述结果取代：
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109740763A (zh) * 2019-01-07 2019-05-10 南通大学 一种量子线路近邻化二维网格形态选择方法
CN110266481A (zh) * 2019-06-14 2019-09-20 深圳职业技术学院 基于矩阵的后量子加、解密方法与解密装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105846814A (zh) * 2016-03-24 2016-08-10 南通大学 针对加密技术领域乘法运算的量子逻辑电路的构造方法
CN106973061A (zh) * 2017-04-26 2017-07-21 南通大学 一种基于可逆逻辑电路的aes的外发文件加密方法
CN106982116A (zh) * 2017-04-26 2017-07-25 南通大学 一种基于可逆逻辑电路的aes的本地文件加密方法
CN107147626A (zh) * 2017-04-25 2017-09-08 南通大学 一种AES算法与ElGamal算法相结合的加密文件传输方法
CN107171782A (zh) * 2017-04-19 2017-09-15 南通大学 一种基于可逆逻辑电路的aes私密日志加密方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105846814A (zh) * 2016-03-24 2016-08-10 南通大学 针对加密技术领域乘法运算的量子逻辑电路的构造方法
CN107171782A (zh) * 2017-04-19 2017-09-15 南通大学 一种基于可逆逻辑电路的aes私密日志加密方法
CN107147626A (zh) * 2017-04-25 2017-09-08 南通大学 一种AES算法与ElGamal算法相结合的加密文件传输方法
CN106973061A (zh) * 2017-04-26 2017-07-21 南通大学 一种基于可逆逻辑电路的aes的外发文件加密方法
CN106982116A (zh) * 2017-04-26 2017-07-25 南通大学 一种基于可逆逻辑电路的aes的本地文件加密方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109740763A (zh) * 2019-01-07 2019-05-10 南通大学 一种量子线路近邻化二维网格形态选择方法
CN109740763B (zh) * 2019-01-07 2023-10-17 南通大学 一种量子线路近邻化二维网格形态选择方法
CN110266481A (zh) * 2019-06-14 2019-09-20 深圳职业技术学院 基于矩阵的后量子加、解密方法与解密装置

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