Journal of Satellite, Information and Communications (한국위성정보통신학회논문지)

Korea Society of Satellite Technology (한국위성정보통신학회)
권호 표지

Security Amplification of Partially Trusted Quantum Key Distribution System

부분 신뢰성을 갖는 양자 키 분배 시스템의 보안성 증폭

  • 이선의 (광운대학교 전파공학과 소속 유비쿼터스 통신 연구실) ;
  • 김진영 (광운대학교 전파공학과 소속 유비쿼터스 통신 연구실)
  • Received : 2017.12.14
  • Accepted : 2017.12.26
  • Published : 2017.12.31
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

This paper introduces the concept of random security amplification to amplify security in a quantum key distribution system. It seems to provide security amplification using the relationship between quantum error correction and security. In addition;we show that random security amplification in terms of security amplification offers better security than using existing universal hash function. We explain how the universal hash function enhances security using the BB84 protocol, which is a typical example of QKD. Finally, the proposed random security amplification and the conventional scheme compare the security according to the key generation rate in the quantum QKD.

본 논문은 양자 키 분배 시스템에서의 보안성을 증폭시키기 위한 랜덤 보안성 증폭의 개념을 소개한다. 양자 오류 정정과 보안 사이의 관계를 이용하여 보안성 증폭을 제공하는 것을 보인다. 또한 보안성 증폭 측면에서 랜덤 보안성 증폭이 기존 유니버셜 해쉬 함수만을 이용한 것보다 나은 보안성을 제시한다는 것을 보인다. QKD의 대표적인 예인 BB84 프로토콜을 이용하여 유니버셜 해시 함수가 보안성을 강화하는 과정을 설명한다. 마지막으로 제안한 랜덤 보안성 증폭과 기존 방식이 양자 QKD 채널에서 키 생성률에 따른 보안성을 비교한다.

Keywords

Acknowledgement

Grant : 양자암호통신망 구축을 통한 신뢰성 검증기술 및 QKD 고도화를 위한 핵심요소기술 개발

Supported by : 정보통신기술진흥센터

References

  1. A. De, C. Portmann, T. Vidick, and R. Renner, Trevisan's extractor in the presence of quantum side information [Online]. Available: arXiv:0912.5514 https://doi.org/10.1137/100813683
  2. C. H. Bennett and G. Brassard, "Quantum cryptography: Public key distribution and coin tossing," in Proc. IEEE Int. Conf. Comput. Syst. Signal Process., Bangalore, India, Dec. 1984, pp. 175-179.
  3. C. H. Bennett, G. Brassard, C. Crepeau, and U. M. Maurer, "Generalized privacy amplification," IEEE Trans. Inf. Theory, vol. 41, no. 6, pp. 1915-1923, Nov. 1995. https://doi.org/10.1109/18.476316
  4. G. Brassard and L. Salvail, T. Helleseth, Ed., "Secret-key reconciliation by public discussion," in Proc. Adv. Cryptol.-Eurocrypt, 1994, vol. 765, LNCS, pp. 410-423.
  5. J. L. Carter and M. N.Wegman, "Universal classes of hash functions,"J. Comput. Syst. Sci., vol. 18, pp. 143-154, 1979. https://doi.org/10.1016/0022-0000(79)90044-8
  6. I. Csiszar, "Almost independence and secrecy capacity," Probl. Inf. Transmiss., vol. 32, no. 1, pp. 40-47, 1996.
  7. I. Csiszar and J. Karner, Information Theory: Coding Theorem for Discrete Memoryless Systems. New York, NY, USA: Academic, 1981.
  8. Y. Dodis and A. Smith, "Correcting errors without leaking partial information,"in Proc. 37th Annu. ACM Symp. Theory Comput., 2005, pp. 654-663.
  9. S. Fehr and C. Schaffner, "Randomness extraction via delta-biased masking in the presence of a quantum attacker," in Proc. Theory Cryptogr. Conf., 2008, pp. 465-481.
  10. D. Gottesman, H.-K. Lo, N. Lutkenhaus, and J. Preskill, "Security of quantum key distribution with imperfect devices," J. Quant. Inf. Comput., vol. 5, pp. 325-360, 2004.