論文の概要: An Information-theoretical Secured Byzantine-fault Tolerance Consensus
in Quantum Key Distribution Network
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2204.09832v1
- Date: Thu, 21 Apr 2022 01:04:39 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-16 03:50:23.579003
- Title: An Information-theoretical Secured Byzantine-fault Tolerance Consensus
in Quantum Key Distribution Network
- Title（参考訳）: 量子鍵配電網におけるビザンチン-フォールト耐震コンセンサスの情報理論
- Authors: Yi Luo and Hao-Kun Mao and Qiong Li
- Abstract要約: 量子鍵分布(QKD)ネットワークは,遠隔地における情報理論セキュア通信(ITS)を実現することが期待されている。
我々は、ポイントツーポイントQKDリンクに基づくエンドツーエンド鍵分布を実現するためのITS Byzantine-fault tolerance (BFT) QKDネットワークスキームを提案する。
提案するITSBFT-QKDネットワークスキームを,QKDキー配布セキュリティ,一時署名セキュリティ,コンセンサスセキュリティ,リーダ選挙公正性の4つの側面から理論的に解析する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 13.007691543559666
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum key distribution (QKD) networks is expected to provide
information-theoretical secured (ITS) communication over long distances. QKD
networks based trusted relay architecture are now the most widely used scheme
in practice. However, it is an unrealistic assumption that all relays are fully
trustable in complex networks. In the past, only a few studies have
theoretically analyzed the case of passive eavesdropping attack by dishonest
relays and corresponding defense method. However, we have found that active
attacks by dishonest relays can be more threatening. With the consideration of
passive and active attacks, we treat dishonest relays as Byzantine nodes and
analyzes the upper limit of Byzantine nodes that the QKD network can
accommodate. In this paper, we propose an ITS Byzantine-fault tolerance (BFT)
QKD network scheme to achieve end-to-end key distribution based on
point-to-point QKD links. To ensure consistency and provide BFT ability in the
QKD network, we design an ITSBFT-consensus protocol for this network scheme. To
ensure the information-theoretic security of consensus, we design a temporary
signature scheme based on point-to-point QKD link keys. To prevent Byzantine
nodes from disrupting the execution process of key distribution, we design an
end-to-end key distribution scheme combined with consensus. We theoretically
analyze proposed ITSBFT-QKD network scheme from four aspects: QKD key
distribution security, temporary signature security, consensus security, and
leader election fairness. The simulation result proved the feasibility and
demonstrate the performance.
- Abstract（参考訳）: 量子鍵分布(QKD)ネットワークは、長距離における情報理論セキュア通信(ITS)を提供すると期待されている。
qkdネットワークベースのtrusted relayアーキテクチャは、現在最も広く使われているスキームである。
しかし、すべてのリレーが複雑なネットワークで完全に信頼できるという非現実的な仮定である。
過去、不正中継による受動的盗聴攻撃と対応する防御法を理論的に分析した研究はごくわずかである。
しかし、不正直なリレーによる攻撃はより脅威となる可能性がある。
パッシブ攻撃とアクティブ攻撃を考慮し、不適切なリレーをビザンチンノードとして扱い、QKDネットワークが許容できるビザンチンノードの上限を解析する。
本稿では、ポイントツーポイントQKDリンクに基づくエンドツーエンド鍵分布を実現するための、ITS Byzantine-fault tolerance (BFT) QKDネットワークスキームを提案する。
本稿では,QKDネットワークにおけるBFTの整合性を確保するために,このネットワーク方式のためのITSBFT-Consensusプロトコルを設計する。
コンセンサスの情報理論的安全性を確保するため,ポイントツーポイントQKDリンクキーに基づく仮署名方式を設計する。
ビザンチンノードが鍵分布の実行過程を乱すのを防ぐために,コンセンサスと組み合わせたエンドツーエンドの鍵分布方式を設計する。
提案するITSBFT-QKDネットワークスキームを,QKDキー配布セキュリティ,一時署名セキュリティ,コンセンサスセキュリティ,リーダ選挙公正性の4つの側面から理論的に解析する。
シミュレーションの結果、実現可能性を示し、性能を実証した。
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