本技術(shù)屬于后量子信息安全，更具體地，涉及一種融合后量子密碼系統(tǒng)及其融合加密方法和融合解密方法。

背景技術(shù)：

1、在數(shù)字時(shí)代，信息安全問題逐漸凸顯，密碼學(xué)是現(xiàn)代信息安全技術(shù)的一個(gè)重要學(xué)科，其重要性也與日俱增，將加密過的信息進(jìn)行傳輸，可以加大攻擊者的竊聽和破解難度，從而提高信息的安全性。近年來，量子技術(shù)領(lǐng)域取得了顯著的突破，預(yù)示著量子計(jì)算技術(shù)將很快滲透到各個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域。然而量子計(jì)算的發(fā)展會(huì)對(duì)傳統(tǒng)的密碼體制帶來前所未有的沖擊，shor算法和grover算法的提出，標(biāo)志著量子計(jì)算機(jī)可以在多項(xiàng)式時(shí)間內(nèi)攻破傳統(tǒng)的公鑰加密算法，因此在后量子時(shí)代，現(xiàn)有技術(shù)中以rsa為代表的傳統(tǒng)公鑰加密算法將不再安全。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本技術(shù)的目的在于提供一種融合后量子密碼系統(tǒng)及其融合加密方法和融合解密方法，旨在解決使用傳統(tǒng)公鑰加密算法導(dǎo)致的安全性較低的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，第一方面，本技術(shù)提供了一種融合后量子密碼加密方法，包括：

3、使用streamlined?ntru?prime算法的公鑰對(duì)原始明文數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，生成對(duì)應(yīng)的密文數(shù)據(jù)；

4、使用dilithium算法的私鑰對(duì)密文數(shù)據(jù)進(jìn)行簽名，獲得密文簽名；

5、將所述密文數(shù)據(jù)和密文簽名發(fā)送給接收端。

6、本技術(shù)發(fā)送方采用后量子加密算法streamlined?ntru?prime針對(duì)明文數(shù)據(jù)進(jìn)行加密從而形成密文數(shù)據(jù)，再利用后量子簽名算法dilithium對(duì)密文進(jìn)行簽名，通過融合兩種算法進(jìn)行加密，可以抵抗量子計(jì)算機(jī)攻擊，提高安全性。

7、第二方面，本技術(shù)提供了一種融合后量子密碼解密方法，包括：

8、接收密文數(shù)據(jù)和密文簽名；

9、使用dilithium算法的公鑰對(duì)所述密文簽名進(jìn)行驗(yàn)證；

10、在驗(yàn)證所述密文簽名有效的情況下，使用streamlined?ntru?prime算法的私鑰對(duì)所述密文數(shù)據(jù)進(jìn)行解密，生成原始明文數(shù)據(jù)。

11、本技術(shù)接收方首先需要對(duì)密文簽名進(jìn)行驗(yàn)證，如果簽名有效則使用sntrup私鑰對(duì)密文數(shù)據(jù)解密，還原明文數(shù)據(jù)。

12、第三方面，本技術(shù)提供了一種融合后量子密碼系統(tǒng)，包括加密模塊和解密模塊，其中，所述加密模塊用于采用如第一方面所述的融合后量子密碼加密方法進(jìn)行加密，所述解密模塊用于采用如第二方面所述的融合后量子密碼解密方法進(jìn)行解密。

13、本技術(shù)提供一種融合后量子密碼系統(tǒng)，發(fā)送方采用后量子加密算法streamlinedntru?prime針對(duì)明文數(shù)據(jù)進(jìn)行加密從而形成密文數(shù)據(jù)，再利用后量子簽名算法dilithium對(duì)密文進(jìn)行簽名，接收方首先需要對(duì)密文簽名進(jìn)行驗(yàn)證，如果簽名有效則使用sntrup私鑰對(duì)密文數(shù)據(jù)解密，還原明文數(shù)據(jù)，通過融合兩種算法進(jìn)行加密和解密，可以抵抗量子計(jì)算機(jī)攻擊，提高安全性。

14、根據(jù)本技術(shù)提供的一種融合后量子密碼系統(tǒng)，所述系統(tǒng)還包括：

15、ntt子模塊，用于實(shí)現(xiàn)dilithium算法中的多項(xiàng)式乘法；

16、dilithium算法參數(shù)y生成子模塊，用于生成dilithium算法參數(shù)y。

17、本技術(shù)將ntt子模塊硬件以流水線方式實(shí)現(xiàn)，將dilithium算法密鑰生成、簽名、驗(yàn)證中運(yùn)算劃分為段，每一次請(qǐng)求處理一個(gè)段，可以減少中間結(jié)果存儲(chǔ)空間，降低系統(tǒng)資源消耗。

18、根據(jù)本技術(shù)提供的一種融合后量子密碼系統(tǒng)，所述加密模塊包括密鑰生成子模塊，所述密鑰生成子模塊用于分別生成streamlined?ntru?prime算法的公鑰和私鑰，以及dilithium算法的公鑰和私鑰，所述密鑰生成子模塊具體包括short多項(xiàng)式模塊，所述short多項(xiàng)式模塊用于生成short多項(xiàng)式和多項(xiàng)式。

19、根據(jù)本技術(shù)提供的一種融合后量子密碼系統(tǒng)，所述加密模塊和所述解密模塊包括sha-512子模塊，所述sha-512子模塊用于完成hashconfirm運(yùn)算和hashsession運(yùn)算，所述sha-512子模塊具體包括：

20、填充模塊，用于填充輸入消息；

21、控制單元，用于根據(jù)輸入對(duì)所述sha-512子模塊進(jìn)行控制；

22、雙口ram，用于暫存數(shù)據(jù)；

23、核心模塊，用于根據(jù)輸入消息進(jìn)行80輪循環(huán)運(yùn)算。

24、根據(jù)本技術(shù)提供的一種融合后量子密碼系統(tǒng)，所述加密模塊包括多項(xiàng)式編碼子模塊，用于對(duì)私鑰進(jìn)行編碼。

25、根據(jù)本技術(shù)提供的一種融合后量子密碼系統(tǒng)，所述解密模塊包括多項(xiàng)式解碼子模塊，用于對(duì)私鑰進(jìn)行解碼。

26、根據(jù)本技術(shù)提供的一種融合后量子密碼系統(tǒng)，所述加密模塊包括多項(xiàng)式編碼子模塊，用于對(duì)公鑰進(jìn)行編碼。

27、根據(jù)本技術(shù)提供的一種融合后量子密碼系統(tǒng)，所述加密模塊包括多項(xiàng)式解碼子模塊，用于對(duì)公鑰進(jìn)行解碼。

28、第四方面，本技術(shù)提供一種電子設(shè)備，包括：至少一個(gè)存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)程序；至少一個(gè)處理器，用于執(zhí)行存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的程序，當(dāng)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的程序被執(zhí)行時(shí)，處理器用于執(zhí)行第一方面或第一方面的任一種可能的實(shí)現(xiàn)方式所描述的融合后量子密碼加密方法。

29、第五方面，本技術(shù)提供一種電子設(shè)備，包括：至少一個(gè)存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)程序；至少一個(gè)處理器，用于執(zhí)行存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的程序，當(dāng)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的程序被執(zhí)行時(shí)，處理器用于執(zhí)行第二方面或第二方面的任一種可能的實(shí)現(xiàn)方式所描述的融合后量子密碼解密方法。

30、第六方面，本技術(shù)提供一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，當(dāng)計(jì)算機(jī)程序在處理器上運(yùn)行時(shí)，使得處理器執(zhí)行第一方面或第一方面的任一種可能的實(shí)現(xiàn)方式所描述的融合后量子密碼加密方法。

31、第七方面，本技術(shù)提供一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，當(dāng)計(jì)算機(jī)程序在處理器上運(yùn)行時(shí)，使得處理器執(zhí)行第一方面或第一方面的任一種可能的實(shí)現(xiàn)方式所描述的融合后量子密碼解密方法。

32、第八方面，本技術(shù)提供一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，當(dāng)計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品在處理器上運(yùn)行時(shí)，使得處理器執(zhí)行第一方面或第一方面的任一種可能的實(shí)現(xiàn)方式所描述的融合后量子密碼加密方法。

33、第九方面，本技術(shù)提供一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，當(dāng)計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品在處理器上運(yùn)行時(shí)，使得處理器執(zhí)行第一方面或第一方面的任一種可能的實(shí)現(xiàn)方式所描述的融合后量子密碼解密方法。

34、可以理解的是，上述第四方面至第九方面的有益效果可以參見上述第一方面或第二方面中的相關(guān)描述，在此不再贅述。

35、總體而言，通過本技術(shù)所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果：

36、發(fā)送方采用后量子加密算法streamlined?ntru?prime針對(duì)明文數(shù)據(jù)進(jìn)行加密從而形成密文數(shù)據(jù)，再利用后量子簽名算法dilithium對(duì)密文進(jìn)行簽名，接收方首先需要使用dilithium公鑰對(duì)密文簽名進(jìn)行驗(yàn)證，如果簽名有效則使用sntrup私鑰對(duì)密文數(shù)據(jù)解密，還原明文數(shù)據(jù)，通過融合兩種算法進(jìn)行加密和解密，可以抵抗量子計(jì)算機(jī)攻擊，提高安全性。