(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211034093.0 (22)申请日 2022.08.26 (71)申请人 中国科学技术大学 地址 230026 安徽省合肥市包河区金寨路 96号 (72)发明人 杨威　陈蔚林　薛立德　 (74)专利代理 机构 中科专利商标代理有限责任 公司 11021 专利代理师 鄢功军 (51)Int.Cl. H04L 9/08(2006.01) H04L 9/06(2006.01) (54)发明名称 基于量子可检测弱拜占庭 协议的通信方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于量子可检测弱拜占 庭协议的通信方法， 该方法包括： 初始化分布式 系统中所有通信节点的参数； 从所有通信节点中 随机选出领导节点并利用领导节点生成量子纠 缠态和消息数组； 根据预设分发规则， 将量子纠 缠态分发到其他通信节点； 根据预设检测规则， 其他通信节 点对接收到的量子纠缠态进行检测； 领导节点将消息数组在分布式系统中进行广播， 其他通信节点将接收到的消息数字进行检测并 根据检测结果更新自身的有效信息集合； 当通信 节点有效信息集合中的消息数 组为预设数量时， 该通信节点接受该消息数组中的消息 。 权利要求书4页 说明书16页 附图9页 CN 115118420 A 2022.09.27 CN 115118420 A 1.一种基于量子可检测弱拜占庭 协议的通信方法， 包括： 初始化分布式系统中 个通信节点的参数， 其中， 所述通信节点的参数包括通信节 点的 编号、 魔法列表、 索引集合、 可容忍的错误位数、 错误标志、 最大长度和有效信息集合， 为 正整数； 从所述通信节点中随机选出领导节点， 并通过所述领导节点生成量子纠缠态， 其中， 所 述量子纠缠态的数量与所述最大长度的值相同， 每个所述量子纠缠态包括 个量子比 特； 通过所述领导节点将每个所述量子纠缠态的各个量子比特发送到对应的通信节点， 并 根据量子分布和 测试方案， 由每 个所述通信节点对自身接收到的量子比特进行检测； 利用所述领导节点得到消息数组并将所述消息数组在所述分布式系统中进行广播， 其 中， 所述消息数组包括需要共识的信息、 通过摘要函数生成的所述需要共识的信息的摘要 和利用消息广播方案生成的索引集合， 所述摘要函数是能够抵抗量子攻击的单向量子哈希 函数， 所述摘要函数 的输出能够通过随机性测试， 所述摘要函数 的相同输入能够产生相同 的输出， 所述摘要函数 的输出的长度是固定的， 所述摘要函数 的不同输入所产生的不同输 出之间不能有互信息量； 利用所述通信节点中非领导节点对来自所述领导节点的消息数组进行检测， 将通过检 测的消息数组添加到 自身的有效信息集合中并在所述分布式系统中广播所述通过检测的 消息数组； 利用所述非领导节点对来自其他非领导节点的消息数组进行检测， 将通过检测且未包 含在自身 有效信息集 合中的消息数组添加到自身的有效信息集 合中； 在所述通信节点的有效信 息集合中的消息数组的数量为预设数量的情况下， 所述通信 节点接受所述消息数组中 需要共识的信息 。 2.根据权利要求1所述的方法， 其中， 通信节点 的魔法列表 是数字序列并被初始化 成空序列， ； 其中， 每个所述通信节点的魔法列表在所述分布式系统中是唯一的； 其中， 所述通信节点 的索引集合 是集合 的1个子集并被初始化成空 集， 其中， 表示所述 通信节点 的魔法列表 的长度； 其中， 所述通信节点 的可容忍的错误位数 表示在验证所述消息数组 时可容忍的最大 的错误位的数量， 其中， ， 表示所述摘要函数生成的摘要的长度； 其中， 所述 通信节点 的错误标志 是布尔值并被初始化成FALSE； 其中， 所述通信节点 的最大长度 表示所述量子可检测弱拜占庭协议中魔法列表的权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115118420 A 2最大长度， 其中， ； 其中， 所述 通信节点 的有效信息集 合 包括所述消息数组并被初始化成空集； 其中， 所述 个通信节点具有相同的可容忍的错 误位数和最大长度。 3.根据权利要求1所述的方法， 其中， 所述通过所述领导节点将每个所述量子纠缠态的 各个量子比特发送到对应的通信节点包括： 所述领导节点得到由每 个所述量子纠缠态的前两个量子比特 所组成的纠缠态； 所述领导节点将每个所述量子纠缠态其他位置上的量子比特发送到所述非领导节点， 其中， 所述非领导节点获得每 个所述量子纠缠态其 他位置上的1个量子比特。 4.根据权利要求1所述的方法， 其中， 所述根据量子分布和测试方案， 由每个所述通信 节点对自身接收到的量子比特进行检测包括： 所述非领导节点检查所述领导节点发送的所述量子纠缠态的量子比特是否处于最大 混合状态， 得到检查结果； 在所述检查结果 不是处于最大混合状态的情况 下， 执行以下操作： 由所述非领导节点将自身的错误标志设置为FALSE并在所述分布式系统中广播自身的 错误标志； 重新进行初始化操作、 领导节点随机选出操作、 量子纠缠态生成操作、 量子纠缠态生成 操作发送及量子纠缠态生成操作检测操作。 5.根据权利要求 4所述的方法， 还 包括： 在所述检查结果是处于最大混合状态的情况 下， 执行以下操作： 所述通信节点基于预设量子纠缠态对接收到的量子比特进行检测， 得到长度为 的量 子序列， 其中， 所述领导节点的检测结果包括(1,1)、 (0,0)、 (0,1)和(1,0)， 所述非领导节点 的检测结果包括0和1， 所述预设量子纠缠态包括 和 ； 所述通信节点在所述分布式系统中广播所述量子序列中预设位置上的检测结果并收 集其他通信节点广播的检测结果； 在所述通信节点接收到所述其他通信节点发送的错误标志为FALSE的情况下， 重新进 行初始化操作、 领导节点随机选出操作、 量子纠缠态生成操作、 量子纠缠态生成操作发送及 量子纠缠态生成操作检测操作； 根据预设检测条件， 所述通信节点检测收集到的所述其他通信节点的检测结果， 得到 检测结果； 在所述检测结果不满足所述预设检测条件的情况下， 所述通信节点将自身的错误标志 设置为FALSE， 在所述分布式系统中广播 自身的错误标志， 并重新进行初始化操作、 领导节 点随机选出操作、 量子纠缠态生成操作、 量子纠缠态生成操作发送及量子纠缠态生成操作 检测操作； 在所述检测结果满足所述预设检测条件的情况下， 所述通信节点将自身的魔法列表设 置为非所述预设位置上的序列。权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115118420 A 3