基于节点信任的量子信任评估方法

摘要

本发明公开了基于节点信任的量子信任评估方法，包括量子信任模型的建模和量子信任评估的方法，与现有技术相比，本发明以基于信任节点的可信量子中继网络为研究对象，将信任管理引入到量子通信网络中，以评价节点的信任值作为基础来构建安全可信的量子通信网络，并以信任值作为评判量子通信网络中各用户是否可信的依据；借助于量子纠缠效应和量子隐形传态等独有特性，研究并提出了基于节点信任的量子信任评估方法，对量子信任评估的思路及过程进行了详细的说明；最后分析了本发明提出的基于节点信任的量子信任评估方法的可行性、合理性和安全性，这为建立安全可信的量子通信网络提供了一种有价值的新思路和新方法。

主权项

一种基于节点信任的量子信任评估方法，其特征在于：包括量子信任模型的建模和量子信任评估的方法，量子信任模型的建模：在量子通信中，一个量子态可以表示为|ψ＞＝α|0>+β|1>，其中α²+β²＝1；同时还考虑到量子通信网络中，信任具有随机性、多样性和模糊性等不确定性因素，因此借助于直觉模糊集的隶属度和非隶属度理论来描述各个节点隶属于某个因数的隶属度；定义1：设U为非空集合，u_i为U中的元素，U上的一个直觉模糊集定义为：A＝{<u_i,μ_A(u_i),υ_A(u_i)>|u_i∈U}定义2：假定量子通信网络中的第i个节点u_i，评价其信任值的第j个因素用量子态表示；但由于在实际应用中，每个信任因素的重要程度不同，在此给每个信任因素增加一个权重因素t_j；这样，评价第i个用户的信任值可以表示为：$|{\alpha }_i{>}_{u_i}=\underset{j=1}{\overset{m}{\Sigma }}{t}_j\left({\mathrm{cos\theta }}_j\right|0>+{\mathrm{sin\theta }}_j|1>)---\left(1\right)$根据定义1和公式(1)中的cos²θ_j是u_i对第j个信任因素的隶属度，sin²θ_j是u_i对第j个因素的非隶属度，cos²θ_j+sin²θ_j＝1；t_j(j＝1,2,...,m)为每个信任因素的权重系数，满足把量子通信网络中评价各节点u_i信任值的各因数用模糊直觉集理论的隶属度和非隶属度来描述，完成了各节点主观信任的建模，将该模型称之为量子信任模型；量子信任评估的方法：步骤1：初始化阶段假定事先u_i已通过注册的方式将其有关信任的信息存储在TTP那里，用量子态表示为：$\begin{array}{c}|{\alpha }_i{>}_{u_i}=\underset{j=1}{\overset{m}{\Sigma }}{t}_j\left({\mathrm{cos\theta }}_j|0>+{\mathrm{sin\theta }}_j|1>\right)\\ ={\mathrm{cos\gamma }}_i|0>+{\mathrm{sin\gamma }}_i|1>\end{array}---\left(2\right)$在公式(2)中，各信任因素的权重系数t_j满足θ_j对应第j个信任因素；γ_i对应第i个节点综合信任的描述，cos²γ_i是u_i对j个信任因素的隶属度，sin²γ_i是u_i对j个信任因素的非隶属度，cos²γ_i+sin²γ_i＝1，其中i＝1,2,...,n；假定TTP与各用户u_i之间共享一对处于纠缠态中的量子比特其中粒子T归TTP所有，粒子A归u_i所有，为了举例方便，设定u₃想和u₁通信；步骤2：u₃通过经典信道向TTP发送希望与u₁通信的请求；步骤3：TTP收到请求并确认是u₃后，并告知u₁，u₃想和他通信；步骤4：借助于量子隐形传态实现信任值的传递；TTP将u₁预先保存在它那里的信任值信息，由TTP制备成u₁信任值的量子态通过量子信道发送给u₃，具体过程如下：①TTP对量子态和粒子T进行Bell基联合测量，得到测量结果；具体做法是：TTP将其制备成的量子态与他们共享的处于纠缠态中的量子态的粒子T和粒子A进行运算，得到三粒子体系所处的量子态为：在公式(3)中的为张量积，|φ⁺>_TA、|φ^‑>_TA、|ψ⁺>_TA和|ψ^‑>_TA为四个Bell态，分别为：$|{\phi }^{+}{>}_{TA}=\left(\right|00>+|11>)/\sqrt{2}$$|{\phi }^{-}{>}_{TA}=\left(\right|00>-|11>)/\sqrt{2}$$|{\psi }^{+}{>}_{TA}=\left(\right|01>+|10>)/\sqrt{2}$$|{\psi }^{-}{>}_{TA}=\left(\right|01>-|10>)/\sqrt{2}$②TTP把测量结果发送给u₃；③u₃根据收到的经典信息，只需对他拥有的粒子A做相对应的操作，恢复出u₁信任值的原始量子态设定节点事先与TTP已约定：经典信息00、01、10和11分别代表TTP的测量结果|φ⁺>_TA、|φ^‑>_TA、|ψ⁺>_TA和|ψ^‑>_TA。当u₃收到TTP发送的信息00、01、10和11时，就做相对应的幺正操作，即可得到u₁信任值的量子态步骤5：u₃根据恢复出的计算出u₁的信任值，并根据计算出的信任值评判是否信任u₁。