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양자 비밀 공유 프로토콜을 위한 양자 인증 방법 및 장치

  • 기술번호 : KST2014045661
  • 담당센터 : 대전기술혁신센터
  • 전화번호 : 042-610-2279
요약, Int. CL, CPC, 출원번호/일자, 출원인, 등록번호/일자, 공개번호/일자, 공고번호/일자, 국제출원번호/일자, 국제공개번호/일자, 우선권정보, 법적상태, 심사진행상태, 심판사항, 구분, 원출원번호/일자, 관련 출원번호, 기술이전 희망, 심사청구여부/일자, 심사청구항수의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 서지정보 표입니다.
요약 본 발명은 -partite Greenberger-Horne-Zeilinger(GHZ) 양자 상태를 기반으로 하는 양자 비밀 공유(Quantum Secret Sharing, QSS) 프로토콜에 양자 사용자 인증(Quantum User Authentication) 프로토콜을 효율적으로 결합하고, 특정 parity relation을 갖는 비밀키를 사용자 인증 및 비밀 공유를 위해 소모하고 재생성하는 방식을 통해 무조건적 안전성을 지속적으로 보장할 수 있는 authenticated QSS 프로토콜을 제시한다. 특히, 본 발명은 양자 상태의 생성, 전송 및 측정 과정에서 발생하는 여러 오류가 존재하는 환경에서도 구현이 가능하도록 하기 위해 고전 통신을 통한 후처리(Post-processing) 프로토콜을 포함하고 있으며, 현재의 기술로 구현 가능함이 입증된 기술들로만 프로토콜을 구성함으로써 실용성을 제공한다.
Int. CL H04L 9/08 (2006.01) H04L 9/32 (2006.01)
CPC H04L 9/0852(2013.01) H04L 9/0852(2013.01) H04L 9/0852(2013.01)
출원번호/일자 1020100133609 (2010.12.23)
출원인 한국전자통신연구원
등록번호/일자
공개번호/일자 10-2012-0071883 (2012.07.03) 문서열기
공고번호/일자
국제출원번호/일자
국제공개번호/일자
우선권정보
법적상태 취하
심사진행상태 수리
심판사항
구분 신규
원출원번호/일자
관련 출원번호
심사청구여부/일자 N
심사청구항수 20

출원인

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번호 이름 국적 주소
1 한국전자통신연구원 대한민국 대전광역시 유성구

발명자

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번호 이름 국적 주소
1 최정운 대한민국 대전광역시 유성구
2 장구영 대한민국 대전광역시 유성구
3 지동표 대한민국 서울특별시 서초구
4 이수준 대한민국 서울특별시 동대문구
5 정갑균 대한민국 서울특별시 관악구
6 김태완 대한민국 서울특별시 관악구

대리인

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번호 이름 국적 주소
1 제일특허법인(유) 대한민국 서울특별시 서초구 마방로 ** (양재동, 동원F&B빌딩)
2 김원준 대한민국 서울특별시 서초구 마방로 ** (양재동, 동원F&B빌딩)(제일특허법인(유))

최종권리자

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번호 서류명 접수/발송일자 처리상태 접수/발송번호
1 [특허출원]특허출원서
[Patent Application] Patent Application
2010.12.23 수리 (Accepted) 1-1-2010-0853077-16
2 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information
2015.02.02 수리 (Accepted) 4-1-2015-0006137-44
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번호 청구항
1 1
2m개의 -partite GHZ 상태들을 생성한 후 각각의 GHZ 상태에 대해 어느 하나의 입자를 자신이 갖고 나머지 -1개의 입자들을 나머지 사용자 각각에게 전송하되, 상기 나머지 사용자 각각은 전송받은 2m개의 양자 상태에 대한 측정축과 측정값을 계산하는 양자 얽힘 전송 단계와,상기 2m개의 -partite GHZ 상태들 중 소정 개수(m)개의 위치 공개를 통해 상기 나머지 사용자 각각으로부터 상기 공개된 소정 개수(m)의 위치에 대한 측정축 및 측정값을 제공받아 패리티 관계의 확인하여 오류 비율을 계산하는 오류 비율 계산 단계와,다수의 사용자마다 각기 다르고 상기 다수의 사용자간 공유된 비밀키를 갖으며, 상기 소정 개수(m)를 제외한 나머지 m개 중 임의의 개수(2n)의 위치를 선별한 후 상기 선별된 위치에 해당하는 양자 상태를 측정한 축에 따라 비트열과 상기 비밀키간의 연산을 통한 연산 결과를 이용하여 상기 나머지 사용자 각각에 대해 인증을 수행하는 사용자 인증 단계를 포함하는 양자 비밀 공유 프로토콜을 위한 양자 인증 방법
2 2
제 1 항에 있어서,상기 공유된 각각 비밀키는, 각각 동일 위치의 비트값들의 합이 짝수인 것을 특징으로 하는 양자 비밀 공유 프로토콜을 위한 양자 인증 방법
3 3
제 1 항에 있어서,상기 양자 얽힘 전송 단계는,상기 나머지 사용자 각각이 전송받은 양자 입자들을 순서대로 X축 또는 Y축으로 랜덤하게 측정한 측정값과 측정축을 저장하는 것을 특징으로 하는양자 비밀 공유 프로토콜을 위한 양자 인증 방법
4 4
제 1 항에 있어서,상기 오류 비율을 계산하는 단계는,상기 나머지 사용자 각각으로부터 상기 공개된 소정 개수(m)의 위치에 대한 측정축과 측정값을 수신하는 단계와,상기 공개된 측정축이 X축인 사용자의 수가 "0(mod 4)" 인 경우 짝수 패리티를 가지며, 상기 측정축이 Y축인 사용자의 수가 "2(mod 4)"인 경우 홀수 패리티를 갖는다는 패리티 관계를 만족하는지에 대한 오류 비율을 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는양자 비밀 공유 프로토콜을 위한 양자 인증 방법
5 5
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 계산된 오류비율이 기 설정된 임계값보다 크면 도청 공격으로 간주하여 프로토콜을 폐지하는 것을 특징으로 하는양자 비밀 공유 프로토콜을 위한 양자 인증 방법
6 6
제 1 항에 있어서,상기 사용자 인증 단계는,상기 선별된 임의의 개수(2n)의 위치를 상기 나머지 사용자에게 공개하는 단계와,상기 나머지 사용자 각각으로부터 상기 선별된 위치에 해당하는 양자 상태를 측정한 축에 따른 비트열과 상기 비밀키간 연산 결과를 제공받는 단계와,상기 제공받은 각각의 연산 결과와 자신의 값을 이용하여 짝수 패리티 관계를 갖는 모든 위치를 선택하는 단계와,상기 선택된 모든 위치에 대해 상기 나머지 사용자에게 측정값과 측정축을 요구하는 단계와,상기 나머지 사용자 각각으로부터 제공받은 측정값과 측정축 및 자신의 측정값과 측정축간의 비교를 통해 상기 나머지 사용자 각각으로부터 제공받은 측정값들과 측정축들 사이의 패리티 관계가 짝수 패리티 관계를 갖는지를 확인하여 사용자 인증을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 양자 비밀 공유 프로토콜을 위한 양자 인증 방법
7 7
제 6 항에 있어서,상기 사용자 인증을 수행하는 단계는,상기 사용자 인증을 위한 오류 비율과 기 설정된 고정값간의 비교를 통해 상기 나머지 사용자 각각에 대한 인증을 수행하거나 프로토콜을 폐지하는 단계를 포함하는 양자 비밀 공유 프로토콜을 위한 양자 인증 방법
8 8
제 6 항에 있어서,상기 연산 결과를 제공받는 단계는,상기 선별된 위치에 해당하는 양자 상태를 측정한 축에 따른 비트열과 상기 비밀키간 배타적 합 연산을 통해 산출된 상기 연산 결과를 제공받는 것을 특징으로 하는양자 비밀 공유 프로토콜을 위한 양자 인증 방법
9 9
제 6 항에 있어서,상기 사용자 인증을 수행하는 단계는,상기 사용자 인증을 위한 오류 비율과 기 설정된 임계값 또는 상기 오류 비율 계산 단계에서 계산된 오류 비율간의 차이를 계산하는 단계와,상기 차이가 기 설정된 허용 범위 내에 포함되는지를 확인을 통해 사용자 각각을 인증하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는양자 비밀 공유 프로토콜을 위한 양자 인증 방법
10 10
제 9 항에 있어서,상기 기 설정된 임계값은,상기 공격자에 의한 부정 행위가 존재하지 않을 경우 상기 사용자 인증을 위한 오류 비율 분포를 계산하고, 상기 공격자에 의한 부정행위가 존재할 경우 상기 사용자 인증을 위한 오류 비율 분포를 계산하는 단계와,상기 인증하는 단계에서 정당한 사용자가 공격자로 오인될 확률과 정당한 공격자를 정당한 사용자로 오인할 확률을 기반으로 상기 비밀키의 길이에 대한 만족조건을 산출하는 단계와,상기 산출된 만족 조건에 의거하여 상기 비밀키 길이의 하한과 상기 기 설정된 임계값에 대한 상한을 기 설정된 시스템의 오류 비율에 따라 설정하는 단계를 통해 결정되는 것을 특징으로 하는 양자 비밀 공유 프로토콜을 위한 양자 인증 방법
11 11
제 1 항에 있어서,상기 m-2n개의 -partite GHZ 상태들에 대해 상기 다수의 사용자가 공개한 측정축을 이용하여 상기 다수의 사용자 각각이 비밀키를 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 양자 비밀 공유 프로토콜을 위한 양자 인증 방법
12 12
제 11 항에 있어서,상기 비밀키를 생성하는 단계는,상기 공개된 측정축을 기반으로 Y축 측정이 짝수번 사용한 경우를 추출하는 단계와,상기 Y축으로 측정한 사용자의 수가 "2(mod 4)"인 경우 홀수 패리티를 짝수 패리티로 변경하는 단계와,상기 추출된 Y축 측정이 짝수번 사용한 경우와 상기 짝수 패리티를 변경한 경우의 상기 m-2n개의 -partite GHZ 상태들에 대한 오류 수정을 통해 상기 다수의 사용자 각각의 비밀키를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 양자 비밀 공유 프로토콜을 위한 양자 인증 방법
13 13
제 12 항에 있어서,상기 짝수 패리티로 변경하는 단계는, 상기 다수의 사용자 중 어느 하나의 양자 장치가 측정값이 0인 경우를 1로 변경하고, 1인 경우를 0으로 변경하여 상기 홀수 패리티를 상기 짝수 패리티로 변경하는 것을 특징으로 하는양자 비밀 공유 프로토콜을 위한 양자 인증 방법
14 14
제 12 항에 있어서,상기 양자 인증 방법은,상기 다수의 사용자 각각이 상기 오류 비율에 의거하여 자신의 비트열을 블록으로 나눈 후 상기 각각의 블록에 대한 패리티 비트열을 공개하여 짝수 패리티를 갖는지를 확인하는 단계와, 상기 짝수 패리티를 갖지 않을 경우 상기 각각의 블록을 반으로 나누어 상기 확인하는 단계로 진행하여 오류가 있는 위치를 찾아내는 단계를 포함하며, 상기 오류가 발생한 위치의 비트 값을 변경하여 짝수 패리티 관계를 만족시켜 오류를 수정하되, 상기 블록의 패리티 비트열이 공개될 때마다 상기 블록의 마지막 비트를 제거하는 것을 특징으로 하는양자 비밀 공유 프로토콜을 위한 양자 인증 방법
15 15
제 12 항에 있어서, 상기 비밀키를 생성하는 단계는,상기 다수의 사용자 각각의 번째 비트가 오류 수정된 비밀키()의 특정 부분 에 대한 부분합( )과 같은 형태로 재구성하는 Toeplitz 행렬을 통해 짝수 패리티 관계를 만족하는 비밀키()를 최종으로 생성하는 것을 특징으로 하는 양자 비밀 공유 프로토콜을 위한 양자 인증 방법
16 16
제 11 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 생성된 각각의 비밀키에 대해 임의의 절반에 대한 패리티를 공개하여 상기 공개된 패리티가 짝수 패리티 관계를 만족하는지의 여부를 판단하는 것을 소정 횟수 반복하여 상기 생성된 각각의 비밀키를 확인하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 양자 비밀 공유 프로토콜을 위한 양자 인증 방법
17 17
제 11 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 생성된 비밀키의 처음 개를 다음 양자 비밀 공유(QSS) 프로토콜의 인증을 수행하기 위한 인증키로 사용하고, 나머지 부분을 양자 비밀 공유 프로토콜을 수행하는데 사용하기 위한 비밀 공유 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는양자 비밀 공유 프로토콜을 위한 양자 인증 방법
18 18
2m개의 N-partite GHZ 상태를 생성한 후 각각의 2m개의 -partite GHZ 상태들에 대해 하나의 입자를 제외한 N-1개의 입자들을 나머지 사용자 각각의 양자 장치에 전송하는 양자 생성 및 전송부와,상기 2m개의 양자 입자들이 순서대로 수신됨에 따라 순서대로 X축 또는 Y축으로 랜덤하게 측정하여 측정된 측정값과 측정축을 저장하는 양자 검출부와,상기 2m개의 N-partite GHZ 양자들 중 소정 개수(m)의 양자들의 위치 공개를 통해 상기 나머지 사용자 각각의 양자 장치로부터 상기 공개된 위치에 대응되는 양자들의 측정축과 측정값을 제공받아 오류 비율을 계산하는 오류 산출부와,상기 오류 비율 산출부에서 사용한 양자들을 제외한 나머지 양자들 중 임의의 개수의 양자들(2n)의 위치를 공개하고, 상기 나머지 사용자 각각의 양자 장치가 상기 공개된 임의의 양자들의 위치에 대해 측정축에 따른 비트열과 상기 다수의 사용자가 공유하는 비밀키를 이용하여 산출한 연산 결과를 이용하여 사용자 인증 절차를 수행하는 사용자 인증부를 포함하는 것을 특징으로 하는 양자 비밀 공유 프로토콜을 위한 양자 인증 장치
19 19
제 18 항에 있어서,상기 양자 인증 장치는,상기 오류 비율 및 사용자 인증에 사용한 양자들을 제외한 양자들의 측정축을 제공받아 상기 다수의 사용자 각각의 새로운 비밀키를 생성하되, 상기 새로운 비밀키 각각의 j번째 비트가 짝수 패리티 관계를 갖는 상기 새로운 비밀키를 생성하는 비밀키 관리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 양자 비밀 공유 프로토콜을 위한 양자 인증 장치
20 20
상기 비밀키 관리부는,상기 생성된 새로운 비밀키에 대한 랜덤 비트열이 상기 짝수 패리티 관계를 갖는지의 여부를 확인하는 것을 특징으로 하는양자 비밀 공유 프로토콜을 위한 양자 인증 장치
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순번 연구부처 주관기관 연구사업 연구과제
1 지식경제부 한국전자통신연구원 정보통신산업원천기술개발사업 상용 양자암호통신시스템을 위한 요소 기술 개발