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Cross-layer downgrade-resistant security negotiation for the quantum Internet protocol stack
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OA
AI
DOI：10.1140/epjqt/s40507-026-00556-1.png)
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摘要
En 中文
量子互联网正从孤立的点对点量子密钥分发链路演变为支持纠缠分发、量子隐形传态和分布式量子计算的全局互联、多层协议栈。随着该架构的成熟，每一层协议——物理层、链路层、网络层、传输层和应用层——都暴露出可协商的安全参数：QKD协议类型、纠缠保真度阈值、纯化轮次、纠错方案和认证方法。然而，目前尚无标准机制能在各层间安全协商这些参数或防止恶意降级。经典互联网通过POODLE、FREAK、Logjam、KNOB和Dragonblood等攻击花费了二十年时间重新认识到这一教训；量子互联网现在正重复同样的架构疏忽。本研究引入了QShield，一个跨层安全协商框架，将每一层的功能承诺绑定到统一的消息摘要中，确保任何单层降级都会使全链路安全上下文失效。我们正式定义了一个涵盖从设备无关QKD到经典密码学的六个层级的量子安全降级层次结构，并识别出十二种源自经典类比的具体降级攻击向量。对所有十二种攻击类型的评估显示，采用跨层消息摘要绑定的QShield在模拟测试中针对十二种建模的降级攻击向量实现了100%的确定性检测，而各层独立的检查仅能检测到协调多层攻击的40%–60%。混合模式在保持接近经典会话启动延迟（48-55 ms对比基准的25-30 ms）的同时，信令开销仍保持在合理范围内（3.5-5 KB对比经典的0.8-1.2 KB）。
Keyword:
Cross-layer security
Downgrade resistance
QKD
Quantum internet
Security negotiation
Transcript binding
期刊
IF:
5.6
论文数:
532
被引数:
1.1K