論文の概要: Information-theoretical Secure quantum key distribution Networks with a
subset of malicious nodes
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2302.07688v4
- Date: Mon, 20 Nov 2023 10:02:54 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-11-22 20:24:20.242299
- Title: Information-theoretical Secure quantum key distribution Networks with a
subset of malicious nodes
- Title（参考訳）: 悪意ノードのサブセットを持つ情報理論セキュア量子鍵分布ネットワーク
- Authors: Yi Luo, Qiong Li, Hao-Kun Mao and Nan Chen
- Abstract要約: 我々は,グローバルな整合性を確保するため,ITS分散認証に基づくITSフォールトトレラントコンセンサス方式を提案する。
提案手法は,従来のキー共有方式に比べてキー使用量の増加傾向が著しく低いことを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 14.95692608673936
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum key distribution (QKD) networks are expected to enable
information-theoretical secure (ITS) communication over a large-scale network.
Most researches on relay-based QKD network assume that all relays or nodes are
completely trustworthy. However, the malicious behavior of any single node can
undermine security of QKD networks. Current research on Quantum Key
Distribution (QKD) networks primarily addresses passive attacks, such as
eavesdropping, conducted by malicious nodes. Although there are proposed
solutions like majority voting and secret sharing for point-to-point QKD
systems to counter active attacks, these strategies are not directly
transferable to QKD network research due to different security requirements. We
propose the a new paradigm for the security requirements of QKD networks and
addresses the active attack by collaborate malicious nodes. Firstly, regarding
security, we introduce the ITS distributed authentication scheme, which
additionally offers two crucial security properties to QKD networks: identity
unforgeability and non-repudiation. Secondly, concerning correctness, we
propose an ITS fault-tolerant consensus scheme based on our ITS distributed
authentication to ensure global consistency, enabling participating nodes to
collaborate correctly in a more practical manner. Through our simulation, we
have shown that our scheme exhibits a significantly lower growth trend in key
consumption compared to the original pre-shared keys scheme. For instance, in
larger networks such as when the nodes number is 80, our scheme's key
consumption is only 13.1\% of the pre-shared keys scheme.
- Abstract（参考訳）: 量子鍵分布(QKD)ネットワークは,大規模ネットワーク上でのITS通信を可能にすることが期待されている。
リレーベースのQKDネットワークに関するほとんどの研究は、すべてのリレーやノードが完全に信頼できると仮定している。
しかし、単一ノードの悪意ある振る舞いは、QKDネットワークのセキュリティを損なう可能性がある。
qkd(quantum key distribution)ネットワークに関する現在の研究は、主に悪意のあるノードによる盗聴などの受動的攻撃に対処している。
アクティブアタックに対抗するために、多数決やポイントツーポイントQKDシステムの秘密共有のようなソリューションが提案されているが、セキュリティ要件が異なるため、これらの戦略はQKDネットワーク研究に直接転送することはできない。
本稿では,QKDネットワークのセキュリティ要件に対する新たなパラダイムを提案し,悪意のあるノードの協調によるアクティブアタックに対処する。
まず、セキュリティに関して、QKDネットワークに2つの重要なセキュリティ特性を提供する分散認証方式であるITSを導入する。
第2に,正確性に関して,分散認証に基づくフォールトトレラントコンセンサススキームを提案し,グローバル一貫性を保証し,参加者のノードがより実用的な方法で正しく連携できるようにする。
シミュレーションにより,本手法は従来の鍵共有方式に比べてキー使用量の増加傾向が著しく低いことを示した。
例えば、ノード番号が80であるような大きなネットワークでは、我々のスキームのキー消費は、事前共有されたキースキームの13.1\%に過ぎません。
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