13、随机预言模型下的量子位置验证

随机预言模型下的量子位置验证

1. 引言

1.1 什么是位置验证

位置验证（PV）旨在解决这样的问题：当一个设备 P 想要访问基于位置的服务时，服务提供者需要确保只有处于特定空间区域 P 内的设备才能使用该服务。例如，在体育场馆内的服务，应仅对场馆内的设备开放。

位置验证的一种特殊情况是距离界定，即证明设备 P 与验证者 V 的距离在 δ 以内。最简单的方式是 V 向 P 发送随机消息 r，P 立即返回该消息。若消息在时间 t 内返回，根据光速 c，可推断 P 与 V 的距离在 tc/2 以内。

在一般的位置验证中，通常有多个验证设备 V1, …, Vn，以及位于它们凸包内的证明者 P。验证者通过与 P 的交互，依据 P 的响应时间来确定其位置。然而，经典密码学在面对证明者拥有多个不同位置设备的合谋攻击时，无法保证位置验证的安全性。量子环境下，信息论安全的位置验证协议也被证明是不可能的，但计算环境下的协议是否存在仍未确定。

1.2 应用场景

• 访问服务 ：设备证明自身处于特定位置以访问服务。
• 位置认证 ：证明者发送的消息可确保其源自特定区域，实现基于位置的认证（PBA）。
• 加密通信 ：结合 PBA 与量子密钥分发（QKD），可实现只有特定位置的接收者才能解密的加密消息传输。
• 其他应用 ：如基于位置的多方计算和基于位置的公钥基础设施等。

1.3 主