In order to prevent eavesdropping and tampering, the network security protocols use a handshake with an asymmetric cipher to establish a session-specific shared key with which further communication is encrypted using a symmetric cipher. The commonly used asymmetric algorithms include public key encryption, key exchange and identity-based encryption(IBE). However, the network security protocols based on classic identity-based encryption do not have perfect forward security. To solve the problem, we construct the first quantum IBE (QIBE) scheme based on the learning with errors problem, and prove that our scheme is fully secure under the random oracle. Moreover, we construct the quantum circuit of our QIBE scheme and give an estimate of the quantum resource of our circuit including the numbers of Hadamard gate, phase gate, T gate, CNOT gate and the total qubits used in the circuit, and conclude that the quantum resources required by our scheme increase linearly with the number of bits of the encrypted quantum plaintext. Our scheme exhibits the following advantages: (i) The classic key generation center (KGC) system still can be used for our QIBE scheme to generate and distribute the secret identity keys so that the cost can be reduced when the scheme is implemented. The reason why the classic KGC can be used is that the public and private keys are in the form of classic bits. (ii) The network security protocols using a handshake with our QIBE scheme can provide perfect forward security. In our scheme, the ciphertext is transmitted in the form of a quantum state that is unknown to the adversary and therefore cannot be copied and stored. Thus, in the network security protocols based on our QIBE construction, the adversary cannot decrypt the previous quantum ciphertext to threat the previous session keys even if the identity secret key is threatened.


翻译:为了防止窃听和篡改,网络安全协议使用非对称密码来握握手,以建立一个会话专用共享密钥,用对称密码加密进一步的通信。常用的不对称算法包括公用钥匙加密、关键交换和基于身份的加密(IBE)。然而,基于传统身份加密的网络安全协议没有完美的前方安全。为了解决问题,我们根据有错误问题的学习,构建了第一个量子 IBE (QIBE) (QIBE) (QIBE) (QIBE) (QIBE) (QIB) (QIBE) 机制的完全安全。此外,我们构建了我们的QIBE (QIB) 机制的量子电路图,包括Hadmard 身份门、 级关卡、 T门、 CNOT 门和电路路段的总数。 并得出结论认为,我们计划所需的量子资源可以随着加密的量直径直径直线直径直径直径直径直径直径直径直径。 我们的计划展示了下列优点:(i) 经典的生成C(KGC) Q(KGC) Cci) 仍然可以使用智能快速解路路路路路段路段路段路路路路段路段路段。

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