7、KLJN的诞生历程与相关通信方案解析

KLJN的诞生历程与相关通信方案解析

1. 探索起点与早期尝试

在2005年5月，有人做出了一个重要决定，不再把时间浪费在撰写科研基金申请上（除非被邀请参与相关工作），而是专注于开展真正具有创新性的研究。很快，成果就开始显现。同年夏天，在一系列部门负责人候选人的研讨会和面试期间，两个独立的创意在脑海中浮现。

第一个创意是隐身（零信号功率）通信器，第二个则是下面要详细介绍的加密方案。这两个创意各有特点：隐身通信器能够工作，但仅具备条件安全性；而第二个加密方案虽然具有无条件安全性，却无法实现信息交换，即窃听者Eve无法获取信息，但信息发送方Alice和接收方Bob也无法进行信息交流。

2. 随机基尔霍夫环路（RKL）密码

2.1 RKL密码的结构

这个被称为随机基尔霍夫环路（RKL）的密码，其结构与后来的KLJN密钥交换器相似，包含两个电阻和两个电压发生器。对于Alice和Bob来说，对方的电压和电阻值是未知的。每个人都可以测量电压和电流这两个物理量，并据此建立包含四个参数的两个方程。而窃听者Eve若想提取四个秘密参数，则需要求解四个独立的方程。

2.2 方程分析

以Alice为例，她可以建立如下方程：
- 电流方程：$I_c = \frac{U_B - U_A}{R_A + R_B}$
- 电压方程：$U_c = U_A + R_A I_c$

Alice的设想是，已知自己的$U_A$和$R_A$，通过测量得到$I_c$和$U_c$，就可以求解出Bob的$U_B$和$R_B$。然而，这个想法是错误的，因为电流方程和电压方程并非相互独立。通过求解Bob的电