CN109525390A - 用于终端设备保密通信的量子密钥无线分发方法及*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于终端设备保密通信的量子密钥无线分发方法，量子密钥分发所使用的分发密钥的种子为量子真随机数；其包括以下步骤，(1)量子密钥服务端使用分发密钥对量子密钥进行加密并通过无线传输的方式发送至终端设备；(2)终端设备接收量子密钥服务端发送的加密后的量子密钥，使用相同的分发密钥对加密后的量子密钥进行解密，获得由量子密钥服务端分发的量子密钥。本发明的量子密钥无线分发方法，量子密钥的分发和量子干线网络分离，仅需要借助传统通信信道完成量子密钥的无线传输，项目部署便捷、投入成本低，分发方式简单。另一方面，用于扩展生成分发密钥的种子为量子真随机数，能够极大的提高无线分发量子密钥的安全性和安全等级。
Description
技术领域
本发明属于量子通信技术领域，具体涉及一种用于终端设备保密通信的量子密钥无线分发方法，及一种用于终端设备保密通信的量子密钥无线分发***。
背景技术
近年来，基于数学原理的传统加密方法被证实存在安全隐患，这一证实将强化人们对经典密码安全性的忧虑。目前广泛使用单并未得到完备证明的数学密码体制很可能会在人们意想不到的时候被破译或者被发现存在致命安全漏洞。另外，量子计算也给经典密码体制带来了前所未有的潜在威胁。介于此，研究可以抵抗量子计算攻击的密码体制势在必行，所有这些因素都促使保密通信技术向下一阶段发展，而量子通信技术代表了一个技术上可行的发展方向，也是实现信息论安全的重要手段。
量子通信是量子信息学的一个重要分支，主要涉及量子密钥分配(QKD)、量子隐型传态、量子保密通信等方面。量子保密通信为使用与被加密数据等长度的随机数密钥(或量子密钥)对业务数据进行加解密的通信技术，如何产生或者分配量子密钥是量子保密通信的基础。量子密钥分配(QKD)有无线分配和有限分配两种，有线分配通过光纤传输，无线分配通过以空气为传输介质的光信号传输。目前，有线分配量子密钥的安全性依赖于物理学原理，量子密钥的分配依赖于量子干线网络，对量子密钥发送端和量子密钥接收端的设备要求高，量子干线网络上需要架设很多设备，投入成本大，项目部署复杂。另一方面，无线分配量子密钥的安全等级不高，原因在于使用数学方式扩展生成密钥的种子为伪随机数。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种用于终端设备保密通信的量子密钥无线分发方法，量子密钥的分发和量子干线网络分离，仅需要借助传统通信信道完成量子密钥的无线传输，项目部署便捷、投入成本低，分发方式简单。另一方面，用于扩展生成分发密钥的种子为量子真随机数，能够极大的提高无线分发量子密钥的安全性和安全等级。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于终端设备保密通信的量子密钥无线分发方法，所述量子密钥分发所使用的分发密钥的种子为量子真随机数；所述量子密钥无线分发方法包括以下步骤，
(1)量子密钥服务端使用分发密钥对量子密钥进行加密，并通过无线传输的方式将加密后的量子密钥发送至终端设备；
(2)终端设备接收量子密钥服务端发送的加密后的量子密钥，使用相同的分发密钥对加密后的量子密钥进行解密，获得由量子密钥服务端分发的所述量子密钥。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述分发密钥由终端设备上剩余的量子密钥扩展生成。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述终端设备上，使用密钥扩展算法对一定字节的所述剩余的量子密钥进行扩展，生成所述分发密钥。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述终端设备上，通过接口灌注的方式获得初始的量子密钥；所述量子密钥服务端上备份存储相同的所述初始量子密钥。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述量子密钥无线分发方法还包括，
所述终端设备向量子密钥服务端发送分发量子密钥的请求，并将用于扩展生成所述分发密钥的量子密钥的位置信息和密钥扩展算法发送至所述量子密钥服务端；
所述量子密钥服务端验证终端设备的身份后，接收所述终端设备发送的用作扩展生成分发密钥的量子密钥的位置信息和密钥扩展算法，使用与之相同的密钥扩展算法对相同位置的量子密钥进行扩展，生成与所述终端设备相同的所述分发密钥。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述量子密钥无线分发方法还包括，
所述终端设备对扩展生成的分发密钥做哈希运算，并将哈希运算获得的第一哈希值发送至量子密钥服务端；
所述量子密钥服务端对扩展生成的分发密钥做哈希运算，获得第二哈希值，并对第二哈希值和终端设备发送的第一哈希值做哈希校验；哈希校验合格后，所述量子密钥服务端对分发至终端设备的量子密钥做哈希运算，并将哈希运算获得的第三哈希值发送至终端设备；
所述终端设备对量子密钥服务端分发的量子密钥做哈希运算，获得第四哈希值，并对第四哈希值和量子密钥服务端发送的第三哈希值做哈希校验。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述量子密钥无线分发方法还包括,
所述终端设备使用业务量子密钥对第一哈希值、用于扩展生成所述分发密钥的量子密钥的位置信息和密钥扩展算法加密后传输至量子密钥服务端；所述量子密钥服务端使用与之相同的业务量子密钥对终端设备发送的加密信息进行解密，获得终端设备发送的第一哈希值、用于扩展生成所述分发密钥的量子密钥的位置信息和密钥扩展算法；
所述量子密钥服务端使用业务量子密钥对第三哈希值、用于扩展生成所述分发密钥的量子密钥的位置信息和密钥扩展算法加密后传输至终端设备；所述终端设备使用与之相同的业务量子密钥对终端设备发送的加密信息进行解密，获得量子密钥服务端发送的第三哈希值、用于扩展生成所述分发密钥的量子密钥的位置信息和密钥扩展算法。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述密钥扩展算法包括但不限于SHA128算法、SHA256算法、AES算法。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述量子密钥服务端发送加密后的量子密钥至终端设备使用的无线传输方式包括但不局限于4G网络、Wifi。
为了解决上述技术问题，本发明还提供一种用于终端设备保密通信的量子密钥无线分发***，包括终端设备和量子密钥服务端，所述终端设备和量子密钥服务端均具有用于产生分发密钥的量子真随机数；
所述量子密钥服务端，其用于使用分发密钥对量子密钥进行加密，并通过无线传输的方式将加密后的量子密钥发送至终端设备；
所述终端设备，其用于接收量子密钥服务端发送的加密后的量子密钥，通过与量子密钥服务端相同的分发密钥对加密后的量子密钥进行解密获得所述量子密钥。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述终端设备还用于使用密钥扩展算法对一定字节的剩余量子密钥进行扩展，生成所述分发密钥。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述终端设备还用于通过接口灌注的方式接收初始的量子密钥，所述量子密钥服务端还用于备份存储相同的所述初始量子密钥。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述终端设备还用于向量子密钥服务端发送分发量子密钥的请求，并将用于扩展生成所述分发密钥的量子密钥的位置信息和密钥扩展算法信息发送至所述量子密钥服务端；
所述量子密钥服务端用于接收终端设备的分发量子密钥请求，验证终端设备的身份后接收终端设备发送的用作扩展生成分发密钥的量子密钥的位置信息和密钥扩展算法，使用与之相同的密钥扩展算法对相同位置的量子密钥进行扩展，生成与所述终端设备相同的所述分发密钥。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述终端设备还用于对扩展生成的分发密钥做哈希运算，并将哈希运算获得的第一哈希值发送至量子密钥服务端；
所述量子密钥服务端还用于对扩展生成的分发密钥做哈希运算，获得第二哈希值，并对第二哈希值和终端设备发送的第一哈希值做哈希校验；哈希校验合格后，所述量子密钥服务端对分发至终端设备的量子密钥做哈希运算，并将哈希运算获得的第三哈希值发送至终端设备；
所述终端设备还用于对量子密钥服务端分发的量子密钥做哈希运算，获得第四哈希值，并对第四哈希值和量子密钥服务端发送的第三哈希值做哈希校验。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述终端设备还用于使用业务量子密钥对第一哈希值、用于扩展生成所述分发密钥的量子密钥的位置信息和密钥扩展算法加密后传输至量子密钥服务端；所述量子密钥服务端使用与之相同的业务量子密钥对终端设备发送的加密信息进行解密，获得终端设备发送的第一哈希值、用于扩展生成所述分发密钥的量子密钥的位置信息和密钥扩展算法；
所述量子密钥服务端还用于使用业务量子密钥对第三哈希值、用于扩展生成所述分发密钥的量子密钥的位置信息和密钥扩展算法加密后传输至终端设备；所述终端设备使用与之相同的业务量子密钥对终端设备发送的加密信息进行解密，获得量子密钥服务端发送的第三哈希值、用于扩展生成所述分发密钥的量子密钥的位置信息和密钥扩展算法。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述密钥扩展算法包括但不限于SHA128算法、SHA256算法、AES算法。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述量子密钥服务端发送加密后的量子密钥至终端设备使用的无线传输方式包括但不局限于4G网络、Wifi。
本发明的有益效果是：
其一、相较于现有技术中量子密钥的有线分发方式，本发明量子密钥的无线分发方式能够降低项目部署的难度、降低投入成本，简化分发方式。
现有技术中，量子密钥的有线分发需要借助量子干线网络，部署量子干线网络的项目成本高、项目部署复杂。
本发明的技术中，量子密钥通过无线传输的方式到达终端设备，实现量子密钥的分发和量子干线网络分离，仅需要借助传统通信信道完成量子密钥的无线传输，项目部署便捷、投入成本低，施工周期短，分发方式简单。
其二、相较于现有技术中量子密钥的无线分发方式，本发明能够极大的提高无线分发量子密钥的安全性和安全等级。
现有技术中，基于数学原理的算法得到的伪随机数作为生成分发密钥的种子，其安全等级低，安全性不好。
本发明量子密钥的无线分发方式，量子密钥分发所使用的分发密钥的种子为量子真随机数，相较于现有技术中量子密钥的无线分发方式，能够极大的提高无线分发量子密钥的安全性和安全等级。
另一方面，本发明量子密钥的无线分发方式，终端设备和量子密钥服务端各自扩展生成相同的分发密钥，而不需要通过RSA等算法进行分发，进一步提高分发密钥生成的安全性。
附图说明
图1是本发明优选实施例中量子密钥无线分发方法的流程图；
图2是本发明优选实施例中终端设备获得初始量子密钥的结构示意图；
图3是本发明优选实施例中终端设备获得分发量子密钥的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
实施例一
本实施例公开了一种量子密钥无线分发方法，通过分发获取的量子密钥用于终端设备进行业务的保密通信。
本实施例中量子密钥无线分发所涉及的主要硬件设备包括：
(1)终端设备
终端设备可以是智能手机、平板电脑、笔记本电脑、PDA(个人数字化助理)等移动终端，或者是机顶盒、PC等其他终端设备，它是量子密钥分发的请求端和接收端。
终端设备内配置有存储设备和USB、Type-C等常用数据接口。终端设备通过USB、Type-C等常用数据接口将初始的量子密钥灌注到内部的存储设备中。
(2)量子密钥服务端
量子密钥服务端是量子密钥分发的发送端。量子密钥服务端与通过身份认证的终端设备之间共享上述的初始量子密钥。其中，终端设备获取的初始量子密钥由量子密钥服务端产生，并通过接口灌注的方式灌注到终端设备的存储设备中。
本实施例技术方案中，通过灌注或/分发至终端设备的量子密钥的作用有：①用做终端设备进行量子保密通信时加解密业务数据使用；②用作扩展生成分发密钥的加解密种子使用。
初始状态下，终端设备通过灌注的方式获取初始量子密钥，使用初始量子密钥进行量子保密通信，当初始量子密钥的密钥量低于临界值时，终端设备向量子密钥服务端发出分发量子密钥请求，量子密钥服务端通过无线分发的方式将量子密钥分发至终端设备。
本发明中，量子密钥无线分发方法中所使用的分发密钥的种子为量子真随机数。本实施例技术方案中，上述分发密钥的种子为终端设备上的剩余量子密钥。实际使用时，取一定字节的剩余量子密钥作为扩展生成分发密钥的种子。由于量子密钥本身为量子真随机数，取量子真随机数作为分发密钥的种子能够极大的提高量子密钥分发的安全等级和安全性。
如图1所示，本实施例技术方案中，量子密钥服务端向终端设备分发量子密钥时，两者使用相同的分发密钥，两者获得相同的分发密钥的过程如下：
终端设备获得分发密钥的过程如下：
S1、如图2所示，终端设备通过接口灌注的方式获取第一次的量子密钥(初始量子密钥)，量子密钥服务端备份存储相同的初始量子密钥；
S2、终端设备消耗量子密钥进行量子保密通信，剩余的量子密钥量低于临界值时，终端设备取一定字节的剩余量子密钥作为分发密钥的种子；
S3、终端设备使用密钥扩展算法对分发密钥的种子进行扩展，生成分发密钥。
量子密钥服务端获得分发密钥的过程如下：
终端设备向量子密钥服务端发起分发量子密钥请求时，将扩展生成分发密钥的密钥扩展算法、用作分发密钥种子的量子密钥的起始位置和字节数等数据信息发送至量子密钥服务端，量子密钥服务端接收到终端设备发起的分发量子密钥请求，并验证终端设备后接收数据信息，使用相同的密钥扩展算法对相同位置的量子密钥(此处，起始位置和自起始位置开始的字节数均一致时，终端设备和量子密钥服务端就能唯一确定相同的量子密钥)进行扩展，生成与终端设备相同的分发密钥。
以上，扩展生成上述分发密钥的密钥扩展算法包括但不局限于SHA128、算法、SHA256算法、AES算法。
如图1-3所示，本发明的量子密钥无线分发方法具体包括以下步骤，
(1)终端设备向量子密钥服务端发起分发量子密钥请求；
(2)量子密钥服务端使用分发密钥对量子密钥进行加密并通过无线传输的方式发送至终端设备；
(3)终端设备接收量子密钥服务端发送的加密后的量子密钥，使用相同的分发密钥对加密后的量子密钥进行解密，获得由量子密钥服务端分发的量子密钥。
以上，本实施例技术方案中，量子密钥服务端发送加密后的量子密钥至终端设备使用的无线传输方式包括但不局限于4G网络、Wifi。
为了进一步提高量子密钥分发的安全性和安全等级，上述量子密钥无线分发方法还包括，
上述终端设备对扩展生成的分发密钥做哈希运算，并将哈希运算获得的第一哈希值发送至量子密钥服务端；
上述量子密钥服务端对扩展生成的分发密钥做哈希运算，获得第二哈希值，并对第二哈希值和终端设备发送的第一哈希值做哈希校验；哈希校验合格后，上述量子密钥服务端对分发至终端设备的量子密钥做哈希运算，并将哈希运算获得的第三哈希值发送至终端设备；
上述终端设备对量子密钥服务端分发的量子密钥做哈希运算，获得第四哈希值，并对第四哈希值和量子密钥服务端发送的第三哈希值做哈希校验。
以上，量子密钥服务端对分发密钥做哈希校验以验证分发密钥的正确性和完整性；同时终端设备对分发的量子密钥做哈希校验以验证分发的量子密钥的正确性和完整性。
进一步的，终端设备和量子密钥服务端之间传递哈希值，量子密钥位置信息和密钥扩展算法时都是加密后再进行传输，进一步提高量子密钥分发的安全性和安全等级：
上述终端设备使用业务量子密钥对第一哈希值、用于扩展生成上述分发密钥的量子密钥的位置信息和密钥扩展算法加密后传输至量子密钥服务端；上述量子密钥服务端使用与之相同的业务量子密钥对终端设备发送的加密信息进行解密，获得终端设备发送的第一哈希值、用于扩展生成上述分发密钥的量子密钥的位置信息和密钥扩展算法；
上述量子密钥服务端使用业务量子密钥对第三哈希值、用于扩展生成上述分发密钥的量子密钥的位置信息和密钥扩展算法加密后传输至终端设备；上述终端设备使用与之相同的业务量子密钥对终端设备发送的加密信息进行解密，获得量子密钥服务端发送的第三哈希值、用于扩展生成上述分发密钥的量子密钥的位置信息和密钥扩展算法。
具体的，为了便于描述，从终端设备剩余量子密钥的i位置开始，取16个字节的剩余量子密钥用作分发密钥的种子进行分发量子密钥的过程描述(当然，根据实际使用的需要，还可以是其它字节数的量子密钥，比如20字节，25字节等，此处的字节数并不能限定本申请的保护范围):
S01终端设备取i位置开始的16个字节的量子密钥，使用密钥扩展算法将i位置开始的16字节量子密钥扩展生成32字节的分发密钥，并对扩展生成的分发密钥做哈希运算，获得摘要sig；
S02终端设备将摘要sig、位置信息i和字节数(16个字节)发送至量子密钥服务端；
S03量子密钥服务端根据与终端设备的位置映射表，找到对应的位置i'；
S04量子密钥服务端从i'位置开始取16个字节的量子密钥，使用相同的密钥扩展算法对从i'位置开始取16个字节的量子密钥扩展生成32字节的分发密钥，并对扩展生成的分发密钥做哈希运算，获得摘要sig'；
S05量子密钥服务端对比摘要sig和摘要sig'，摘要sig和摘要sig'相同时校验成功；
S06摘要sig和摘要sig'校验成功后，量子密钥服务端对分发的量子密钥做哈希运算，获得摘要sig”；
S07量子密钥服务端使用分发密钥对量子密钥QKey进行加密获得QKey'，通过无线传输的方式将QKey'和摘要sig”发送至终端设备；
S08终端设备接收QKey'和摘要sig”，使用分发密钥对QKey'进行解密，获得量子密钥QKey，并对解密后的量子密钥QKey做哈希运算，获得摘要sig”'；
S09终端设备对比摘要sig”和摘要sig”'，摘要sig”和摘要sig”'相同时校验成功，终端设备使用由量子密钥服务端分发的量子密钥QKey进行保密通信。
实施例二
本实施例公开了一种用于终端设备保密通信的量子密钥无线分发***，包括终端设备和量子密钥服务端。
其中，终端设备可以是智能手机、平板电脑、笔记本电脑、PDA(个人数字化助理)等移动终端，或者是机顶盒、PC等其他终端设备，它是量子密钥分发的请求端和接收端。
终端设备内配置有存储设备和USB、Type-C等常用数据接口。终端设备通过USB、Type-C等常用数据接口将初始的量子密钥灌注到内部的存储设备中。
量子密钥服务端是量子密钥分发的发送端。量子密钥服务端与通过身份认证的终端设备之间共享上述的初始量子密钥。其中，终端设备获取的初始量子密钥由量子密钥服务端产生，并通过接口灌注的方式灌注到终端设备的存储设备中。
上述量子密钥服务端用于使用分发密钥对量子密钥进行加密，并通过无线传输的方式将加密后的量子密钥发送至终端设备；
上述终端设备用于接收量子密钥服务端发送的加密后的量子密钥，通过与量子密钥服务端相同的分发密钥对加密后的量子密钥进行解密获得上述量子密钥。
初始状态下，终端设备通过灌注的方式获取初始量子密钥，使用初始量子密钥进行量子保密通信，当初始量子密钥的密钥量低于临界值时，终端设备向量子密钥服务端发出分发量子密钥请求，量子密钥服务端通过无线分发的方式将量子密钥分发至终端设备。
本发明中，上述终端设备和量子密钥服务端均具有用于产生分发密钥的量子真随机数。本实施例技术方案中，上述分发密钥的种子为终端设备上的剩余量子密钥。实际使用时，取一定字节的剩余量子密钥作为扩展生成分发密钥的种子。由于量子密钥本身为量子真随机数，取量子真随机数作为分发密钥的种子能够极大的提高量子密钥分发的安全等级和安全性。
本实施例技术方案中，量子密钥服务端向终端设备分发量子密钥时，两者使用相同的分发密钥进行加解密，两者获得相同的分发密钥的过程如下：
终端设备获得分发密钥的过程如下：
S1、如图2所示，终端设备通过接口灌注的方式获取第一次的量子密钥(初始量子密钥)，量子密钥服务端备份存储相同的初始量子密钥；
S2、终端设备消耗量子密钥进行量子保密通信，剩余的量子密钥量低于临界值时，终端设备取一定字节的剩余量子密钥作为分发密钥的种子；
S3、终端设备使用密钥扩展算法对分发密钥的种子进行扩展，生成分发密钥。
量子密钥服务端获得分发密钥的过程如下：
终端设备向量子密钥服务端发起分发量子密钥请求时，将扩展生成分发密钥的密钥扩展算法、量子密钥的起始位置和字节数等数据信息发送至量子密钥服务端，量子密钥服务端接收到终端设备发起的分发量子密钥请求，并验证终端设备后接收数据信息，使用相同的密钥扩展算法对相同位置的量子密钥(此处，起始位置和自起始位置开始的字节数均一致时，终端设备和量子密钥服务端就能唯一确定相同的量子密钥)进行扩展，生成与终端设备相同的分发密钥。
以上，扩展生成上述分发密钥的密钥扩展算法包括但不局限于SHA128、算法、SHA256算法、AES算法。
以上，本实施例技术方案中，量子密钥服务端发送加密后的量子密钥至终端设备使用的无线传输方式包括但不局限于4G网络、Wifi。
为了进一步提高量子密钥分发的安全性和安全等级，上述终端设备还用于对扩展生成的分发密钥做哈希运算，并将哈希运算获得的第一哈希值发送至量子密钥服务端；
上述量子密钥服务端还用于对扩展生成的分发密钥做哈希运算，获得第二哈希值，并对第二哈希值和终端设备发送的第一哈希值做哈希校验；哈希校验合格后，上述量子密钥服务端对分发至终端设备的量子密钥做哈希运算，并将哈希运算获得的第三哈希值发送至终端设备；
上述终端设备还用于对量子密钥服务端分发的量子密钥做哈希运算，获得第四哈希值，并对第四哈希值和量子密钥服务端发送的第三哈希值做哈希校验。
以上，量子密钥服务端对分发密钥做哈希校验以验证分发密钥的正确性和完整性；同时终端设备对分发的量子密钥做哈希校验以验证分发的量子密钥的正确性和完整性。
进一步的，终端设备和量子密钥服务端之间传递哈希值，量子密钥位置信息和密钥扩展算法时都是加密后再进行传输，进一步提高量子密钥分发的安全性和安全等级：
上述终端设备使用业务量子密钥对第一哈希值、用于扩展生成上述分发密钥的量子密钥的位置信息和密钥扩展算法加密后传输至量子密钥服务端；上述量子密钥服务端使用与之相同的业务量子密钥对终端设备发送的加密信息进行解密，获得终端设备发送的第一哈希值、用于扩展生成上述分发密钥的量子密钥的位置信息和密钥扩展算法；
上述量子密钥服务端使用业务量子密钥对第三哈希值、用于扩展生成上述分发密钥的量子密钥的位置信息和密钥扩展算法加密后传输至终端设备；上述终端设备使用与之相同的业务量子密钥对终端设备发送的加密信息进行解密，获得量子密钥服务端发送的第三哈希值、用于扩展生成上述分发密钥的量子密钥的位置信息和密钥扩展算法。
具体的，为了便于描述，从终端设备剩余量子密钥的i位置开始，取16个字节的剩余量子密钥用作分发密钥的种子进行分发量子密钥的过程描述(当然，根据实际使用的需要，还可以其它字节数的量子密钥，比如20字节，25字节等，此处的字节数并不能限定本申请的保护范围):
S01终端设备取i位置开始的16个字节的量子密钥，使用密钥扩展算法将i位置开始的16字节量子密钥扩展生成32字节的分发密钥，并对扩展生成的分发密钥做哈希运算，获得摘要sig；
S02终端设备将摘要sig、位置信息i和字节数(16个字节)发送至量子密钥服务端；
S03量子密钥服务端根据与终端设备的位置映射表，找到对应的位置i'；
S04量子密钥服务端从i'位置开始取16个字节的量子密钥，使用相同的密钥扩展算法对从i'位置开始取16个字节的量子密钥扩展生成32字节的分发密钥，并对扩展生成的分发密钥做哈希运算，获得摘要sig'；
S05量子密钥服务端对比摘要sig和摘要sig'，摘要sig和摘要sig'相同时校验成功；
S06摘要sig和摘要sig'校验成功后，量子密钥服务端对分发的量子密钥做哈希运算，获得摘要sig”；
S07量子密钥服务端使用分发密钥对量子密钥QKey进行加密获得QKey'，通过无线传输的方式将QKey'和摘要sig”发送至终端设备；
S08终端设备接收QKey'和摘要sig”，使用分发密钥对QKey'进行解密，获得量子密钥QKey，并对解密后的量子密钥QKey做哈希运算，获得摘要sig”'；
S09终端设备对比摘要sig”和摘要sig”'，摘要sig”和摘要sig”'相同时校验成功，终端设备使用由量子密钥服务端分发的量子密钥QKey进行保密通信。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。
Claims (17)
1.一种用于终端设备保密通信的量子密钥无线分发方法，其特征在于：所述量子密钥分发所使用的分发密钥的种子为量子真随机数；所述量子密钥无线分发方法包括以下步骤，
(1)量子密钥服务端使用分发密钥对量子密钥进行加密，并通过无线传输的方式将加密后的量子密钥发送至终端设备；
(2)终端设备接收量子密钥服务端发送的加密后的量子密钥，使用相同的分发密钥对加密后的量子密钥进行解密，获得由量子密钥服务端分发的所述量子密钥。
2.如权利要求1所述的用于终端设备保密通信的量子密钥无线分发方法，其特征在于：所述分发密钥由终端设备上剩余的量子密钥扩展生成。
3.如权利要求2所述的用于终端设备保密通信的量子密钥无线分发方法，其特征在于:所述终端设备上，使用密钥扩展算法对一定字节的所述剩余的量子密钥进行扩展，生成所述分发密钥。
4.如权利要求1所述的用于终端设备保密通信的量子密钥无线分发方法，其特征在于:所述终端设备上，通过接口灌注的方式获得初始的量子密钥；所述量子密钥服务端上备份存储相同的所述初始量子密钥。
5.如权利要求1所述的用于终端设备保密通信的量子密钥无线分发方法，其特征在于：所述量子密钥无线分发方法还包括，
所述终端设备向量子密钥服务端发送分发量子密钥的请求，并将用于扩展生成所述分发密钥的量子密钥的位置信息和密钥扩展算法发送至所述量子密钥服务端；
所述量子密钥服务端验证终端设备的身份后，接收所述终端设备发送的用作扩展生成分发密钥的量子密钥的位置信息和密钥扩展算法，使用与之相同的密钥扩展算法对相同位置的量子密钥进行扩展，生成与所述终端设备相同的所述分发密钥。
6.如权利要求5所述的用于终端设备保密通信的量子密钥无线分发方法，其特征在于：所述量子密钥无线分发方法还包括，
所述终端设备对扩展生成的分发密钥做哈希运算，并将哈希运算获得的第一哈希值发送至量子密钥服务端；
所述量子密钥服务端对扩展生成的分发密钥做哈希运算，获得第二哈希值，并对第二哈希值和终端设备发送的第一哈希值做哈希校验；哈希校验合格后，所述量子密钥服务端对分发至终端设备的量子密钥做哈希运算，并将哈希运算获得的第三哈希值发送至终端设备；
所述终端设备对量子密钥服务端分发的量子密钥做哈希运算，获得第四哈希值，并对第四哈希值和量子密钥服务端发送的第三哈希值做哈希校验。
7.如权利要求6所述的用于终端设备保密通信的量子密钥无线分发方法，其特征在于：所述量子密钥无线分发方法还包括,
所述终端设备使用业务量子密钥对第一哈希值、用于扩展生成所述分发密钥的量子密钥的位置信息和密钥扩展算法加密后传输至量子密钥服务端；所述量子密钥服务端使用与之相同的业务量子密钥对终端设备发送的加密信息进行解密，获得终端设备发送的第一哈希值、用于扩展生成所述分发密钥的量子密钥的位置信息和密钥扩展算法；
所述量子密钥服务端使用业务量子密钥对第三哈希值、用于扩展生成所述分发密钥的量子密钥的位置信息和密钥扩展算法加密后传输至终端设备；所述终端设备使用与之相同的业务量子密钥对终端设备发送的加密信息进行解密，获得量子密钥服务端发送的第三哈希值、用于扩展生成所述分发密钥的量子密钥的位置信息和密钥扩展算法。
8.如权利要求3所述的用于终端设备保密通信的量子密钥无线分发方法，其特征在于：所述密钥扩展算法包括但不限于SHA128算法、SHA256算法、AES算法。
9.如权利要求1所述的用于终端设备保密通信的量子密钥无线分发方法，其特征在于：所述量子密钥服务端发送加密后的量子密钥至终端设备使用的无线传输方式包括但不局限于4G网络、Wifi。
10.一种用于终端设备保密通信的量子密钥无线分发***，其特征在于：包括终端设备和量子密钥服务端，所述终端设备和量子密钥服务端均具有用于产生分发密钥的量子真随机数；
所述量子密钥服务端，其用于使用分发密钥对量子密钥进行加密，并通过无线传输的方式将加密后的量子密钥发送至终端设备；
所述终端设备，其用于接收量子密钥服务端发送的加密后的量子密钥，通过与量子密钥服务端相同的分发密钥对加密后的量子密钥进行解密获得所述量子密钥。
11.如权利要求10所述的用于终端设备保密通信的量子密钥无线分发***，其特征在于：所述终端设备还用于使用密钥扩展算法对一定字节的剩余量子密钥进行扩展，生成所述分发密钥。
12.如权利要求10所述的用于终端设备保密通信的量子密钥无线分发***，其特征在于：所述终端设备还用于通过接口灌注的方式接收初始的量子密钥，所述量子密钥服务端还用于备份存储相同的所述初始量子密钥。
13.如权利要求10所述的用于终端设备保密通信的量子密钥无线分发***，其特征在于：所述终端设备还用于向量子密钥服务端发送分发量子密钥的请求，并将用于扩展生成所述分发密钥的量子密钥的位置信息和密钥扩展算法信息发送至所述量子密钥服务端；
所述量子密钥服务端用于接收终端设备的分发量子密钥请求，验证终端设备的身份后接收终端设备发送的用作扩展生成分发密钥的量子密钥的位置信息和密钥扩展算法，使用与之相同的密钥扩展算法对相同位置的量子密钥进行扩展，生成与所述终端设备相同的所述分发密钥。
14.如权利要求13所述的用于终端设备保密通信的量子密钥无线分发***，其特征在于：所述终端设备还用于对扩展生成的分发密钥做哈希运算，并将哈希运算获得的第一哈希值发送至量子密钥服务端；
所述量子密钥服务端还用于对扩展生成的分发密钥做哈希运算，获得第二哈希值，并对第二哈希值和终端设备发送的第一哈希值做哈希校验；哈希校验合格后，所述量子密钥服务端对分发至终端设备的量子密钥做哈希运算，并将哈希运算获得的第三哈希值发送至终端设备；
所述终端设备还用于对量子密钥服务端分发的量子密钥做哈希运算，获得第四哈希值，并对第四哈希值和量子密钥服务端发送的第三哈希值做哈希校验。
15.如权利要求14所述的用于终端设备保密通信的量子密钥无线分发***，其特征在于：所述终端设备还用于使用业务量子密钥对第一哈希值、用于扩展生成所述分发密钥的量子密钥的位置信息和密钥扩展算法加密后传输至量子密钥服务端；所述量子密钥服务端使用与之相同的业务量子密钥对终端设备发送的加密信息进行解密，获得终端设备发送的第一哈希值、用于扩展生成所述分发密钥的量子密钥的位置信息和密钥扩展算法；
所述量子密钥服务端还用于使用业务量子密钥对第三哈希值、用于扩展生成所述分发密钥的量子密钥的位置信息和密钥扩展算法加密后传输至终端设备；所述终端设备使用与之相同的业务量子密钥对终端设备发送的加密信息进行解密，获得量子密钥服务端发送的第三哈希值、用于扩展生成所述分发密钥的量子密钥的位置信息和密钥扩展算法。
16.如权利要求11所述的用于终端设备保密通信的量子密钥无线分发***，其特征在于：所述密钥扩展算法包括但不限于SHA128、算法、SHA256算法、AES算法。
17.如权利要求10所述的用于终端设备保密通信的量子密钥无线分发***，其特征在于：所述量子密钥服务端发送加密后的量子密钥至终端设备使用的无线传输方式包括但不局限于4G网络、Wifi。
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