[论文解读] Semi-quantum private comparison protocol under an almost-dishonest third party

Wen-Han Chou, Tzonelih Hwang+1 more|arXiv (Cornell University)|Jul 27, 2016

Quantum Information and Cryptography参考文献 26被引用 35

一句话总结

本文提出了一种半量子私有比较协议，使两名经典用户能够通过一个几乎不诚实的第三方（即可能轻微偏离协议但无法完全共谋的第三方）安全地比较其秘密数据。该协议利用量子态和测量基以确保隐私，安全分析证实其对常见攻击（如参与者攻击和参与者控制攻击）具有抗性，标志着在放松对第三方信任假设的前提下实现实用半量子安全比较的重要进展。

ABSTRACT

This study presents the first semi-quantum private comparison protocol under an almost-dishonest third party. The proposed protocol allows two classical participants to compare their secret information without compromising it's privacy. The security analyses indicate that the protocol is free from several well-known attacks.

研究动机与目标

• 使两名经典用户能够在不向彼此或可能被攻破的第三方泄露其秘密的情况下比较其私有数据。
• 解决现有协议在第三方可能不诚实但不完全共谋时的安全局限性。
• 设计一种即使第三方轻微偏离协议规则也能保持隐私和完整性的协议。
• 为私有比较提供一种实用解决方案，且参与者对量子能力的需求最小。
• 通过放松对第三方完全诚实的假设，增强半量子协议的可信度。

提出的方法

• 协议使用第三方（TP）准备并测量贝尔纠缠态，以协助比较过程。
• 经典用户根据其秘密值在特定基（如计算基或哈达玛基）上制备并测量量子比特。
• TP对两名用户发送的量子比特执行贝尔态测量，并公开宣布测量结果。
• 协议通过使用部分量子比特进行验证步骤，以检测第三方的窃听或作弊行为。
• 通过利用量子不可区分性和测量基验证来确保安全性。
• 协议设计为对参与者和TP的攻击具有鲁棒性，包括TP试图获取用户秘密的攻击。

实验结果

研究问题

• RQ1 能否构建一种半量子私有比较协议，使其在第三方几乎不诚实的情况下依然保持安全？
• RQ2 经典用户如何在依赖可能偏离协议的第三方的情况下比较其秘密而不泄露？
• RQ3 可采用何种机制检测并防止第三方的作弊行为，而无需用户具备完整的量子能力？
• RQ4 该协议如何确保对参与者和第三方攻击的隐私保护？
• RQ5 第三方的偏离行为对协议的正确性和安全性有何影响？

主要发现

• 该协议成功使两名经典用户在不向彼此或第三方泄露其秘密的情况下比较了其私有数据。
• 安全分析证实，该协议对参与者攻击（包括参与者控制攻击）具有抗性。
• 即使第三方偏离协议，只要其不与任一用户完全共谋，协议仍保持安全。
• 通过使用贝尔态测量和基验证，用户能够检测第三方的任何窃听或作弊企图。
• 该协议以最少的量子操作实现了隐私和正确性，适用于近场量子应用。
• 该协议是首个在几乎不诚实第三方模型下解决半量子私有比较问题的协议，拓展了实用安全多方计算的适用范围。