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1、量子通信设备在金融信息领域的应用与研究 【摘要】 对于金融信息服务来说，海量数据的合理存储、有效管理维护、高效传输、高效查询，以及牢靠性、平安性、私密性和高性能的数据分析计算是主要难题；而在目前可好用化保密通信体系中唯有量子保密通信具有严格的平安性证明。应用量子保密通信原理性技术手段，在物理层上实现金融数据量子加密传输与存储解决方案，作为将来金融与资讯领域的先进通信平安技术手段储备，有望满意将来金融与资讯领域的通信平安重大需求。本文提出了在金融信息领域量子通信设备的若干探讨课题和方向，对于后续量子通信的推广和应用有着重要意义。 【关键词】 量子通信 金融信息 接口标准 平安性设计 检测规范 一
2、、概述 金融信息系统的平安稳定依靠于通信网络，而随着技术的不断发展，其所面临的平安风险种类也将更多、范围更大、层次更深化；随着人类计算实力的不断提高，依靠算法困难性来增加平安等级的传统加密手段，已经渐渐不能抵挡日益强大的计算机。因此，迫切须要探讨新的平安通信技术，通过技术创新，为构筑高平安等级的新一代金融信息系统通信基础设施供应新思路、新方法。 对于金融系统的客户而言，其交易过程是否平安、其交易结果的数据是否得到高可信度的存储，始终是倍加关注的焦点。对金融系统本身，不管是网络交易、手机交易各种新式交易手段，还是传统的交易所柜台交易，以及对数据存储的要求，始终表现出对信息平安的高度关注。国际金融
3、行业普遍运用的基于困难计算问题的加密算法都无法回避算法被破解的隐患。更严峻的后果是，己方不知情密码体系遭到破解而仍在运用，全部金融隐私即一览无遗地暴露在对方眼下。 而在目前可好用化保密通信体系中唯有量子保密通信具有严格的平安性证明。量子通信是量子密码术与现代通信技术结合的产物，可实现无条件平安的通信数据传输。11014年，Benett和Brassard 提出了首个量子密钥分发协议，即BB84协议【1】。后来诱骗态方法的提出【2】胜利地解决了非志向单光子源存在的问题，很大程度地拓展了量子通信距离。目前好用化QKD系统中，大多采纳基于诱骗态方案的BB84协议。 应用量子保密通信原理性技术手段，在物
4、理层上实现金融数据量子加密传输与存储解决方案，作为将来金融与资讯领域的先进通信平安技术手段储备，满意将来金融与资讯领域的通信平安重大需求，具有重要的战略意义。在这个过程中，迫切须要制定量子通信设备在金融信息领域中的相关标准和规范，尤其是接口协议标准、平安性设计标准、产品测试规范等，这是量子通信技术在各个领域中产业化推广的必经之路，是大规模推广量子通信产品的有效途径。本文就将对以上几个探讨课题和方向进行初步探讨，旨在启动金融量子设备的相关标准和规范的探讨和探讨。 二、量子通信设备管控与密钥接口标准的探讨 2.1探讨目的 通过量子网络，量子通信设备能够为通信双方平安地安排量子密钥，而目前大部分经典
5、设备依旧运用经典密码学算法对通信数据进行加解密处理，因此有被破解和篡改的风险。为了便于量子通信设备与传统设备融合，更好实现管控指令和密钥数据的平安牢靠传输，以及在行业内大规模推广，须要制定一个标准的管控与密钥接口。 2.2探讨内容 该接口主要实现量子设备与应用设备之间的管控指令和密钥数据交互，主要探讨内容包括： 1.探讨应用设备向量子设备申请量子密钥的流程，同时充分考虑量子设备与传统密码设备之间的差异，如时延、成码率等； 2.应用设备与量子设备之间接口的密钥传输牢靠性探讨，充分考虑量子密钥产生的非连续、突发等特性； 3.探讨应用设备与量子设备之间的管控方式，结合量子设备的固有特点，比如须要结合
6、量子信道切换等等； 4.探讨应用设备对量子设备的异样处理方式，确保接口或设备异样时能够刚好上报管控系统并得到相应的处理。 三、量子通信设备平安性设计探讨 3.1探讨目的 从原理上来说，量子密钥分发不依靠于计算的困难性来保证通信平安，而是基于量子力学基本原理，从原理上保证了一旦存在窃听就必定被发觉。换言之，一旦胜利在通信双方建立了密钥，这组密钥就是平安的，而这种密钥从原理上是无法被破解的。量子密码系统的平安性不会受到计算实力和数学水平的不断提高的威逼，从而保证了利用量子密码系统加密的信息不仅在现在是平安的，而且在将来都是平安的。因此，量子保密通信是人类已知唯一的具有长期平安性保障的平安通信解决方
7、案。 然而，对于实际设备，即使严格遵循理论依据进行密钥提取，也须要考虑许多其它因素导致的平安性隐患，比如电磁泄漏、远程侵入、器件不完备等，另外还有许多管理制度方面的平安隐患。 因此，有必要从设计角度对量子通信设备提一些平安性要求，用于指导后续量子设备的设计和开发。 3.2探讨内容 这里的平安性设计，重点关注量子通信设备实现的合规性、抗量子攻击、设备软硬件的平安性等，主要探讨内容如下： 1.探讨对QKD密码协议过程的评测方法，对产品是否遵循量子密钥分发协议进行评估； 2.探讨评估量子设备抗量子攻击的方法，提出相关抗量子攻击的评判标准和方式； 3.针对量子设备算法相关的主要过程，如身份认证、隐私放
8、大等，探讨评估核心算法平安性的评判标准； 4.分析量子设备在金融信息系统实际应用环境下的可能平安隐患，给出量子设备在软硬件方面的平安性设计要求。 四、量子通信设备环境检测规范的探讨 4.1探讨目的 作为一款新产品，有必要制定出一套金融领域应用环境下量子设备的入围检测规范和标准，一方面可以提高设备在实际系统运行的牢靠性，另一方面，也可以为后续量子通信设备应用于金融系统供应必要的测评依据。 4.2探讨内容 这里拟探讨的环境检测规范，重点是关注量子设备在实际环境下运行效果。主要探讨内容包括： 1.探讨如何进行不同长度光缆及其在各种环境下的模型建立； 2.通过分析量子设备在实际电磁环境下的运行状况，给
9、出光量子编码技术在该环境下的可行性或是否可行的检测方法； 3.分析量子设备在不同环境下的关键运行参数，尤其是错误率、成码率等，给出评估设备是否能在实际环境中运用的评测标准； 五、结语 金融信息系统的平安稳定依靠于通信网络，而随着技术的不断发展，其所面临的平安风险种类也将更多、范围更大、层次更深化；因此，迫切须要探讨新的平安通信技术，通过技术创新，为构筑高平安等级的新一代金融信息系统通信基础设施供应新思路、新方法。而量子通信技术目前已经由试验室走向应用，从国家平安的角度来看，运用量子通信手段，提高金融信息数据通信网的牢靠性、平安性和稳定性，是一个值得探讨和发展的方向，两者结合能够有利于金融信息的
10、保密传输。从国内外大趋势来看，光纤量子通信技术已经逐步好用化和产业化，这为量子通信技术融入金融信息系统供应了得天独厚的条件，金融量子通信网络的产业化前景值得期盼。 在这一大的背景需求下，本文提出了上述探讨和应用方向，旨在启动量子设备的相关标准和规范的探讨和探讨。短期内，可以为量子设备在金融信息领域的应用示范供应设计依据；中长期来看，可以此为契机逐步制定和推广行业标准甚至国家标准，让更多的企业和科研院所参加到量子通信产业化中来，为最终实现金融信息系统量子平安通信网络奠定基础。 参 考 文 献 1 C. H. Bennett and G. Brassard. Quantum cryptograph
11、y： public key distribution and coin tossing， in Proceedings of the IEEE International Conference on Computers， Systems and Signal Processing， ， pp.175-179. 2 H.-K. Lo， X.-F. Ma， and K. Chen， Decoy state quantum key distribution J， Phys. Rev. Lett. 94， 230504 . 第7页 共7页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页