安全多方計(jì)算在電子選舉中的應(yīng)用研究.pdf

1、安全多方計(jì)算(簡(jiǎn)稱SMC)研究一組互不信任的參與者之間保護(hù)隱私的合作計(jì)算問(wèn)題，對(duì)解決網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的信息安全具有重要價(jià)值，尋找不同應(yīng)用環(huán)境下，切實(shí)高效的SMC解決方案，是近幾年SMC的熱點(diǎn)研究方向。電子選舉是SMC應(yīng)用的最典型案例，安全實(shí)現(xiàn)電子選舉涉及許多高級(jí)密碼協(xié)議的研究，對(duì)其它電子商務(wù)活動(dòng)，如電子投標(biāo)與拍賣、公平交換等協(xié)議的安全性研究具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。 傳統(tǒng)密碼領(lǐng)域有不少學(xué)者對(duì)電子選舉問(wèn)題進(jìn)行研究，提出了幾類電子選舉

2、方案。但現(xiàn)有投票系統(tǒng)主要采用可信管理中心、或依賴投票站保護(hù)選民的隱私性，在實(shí)用性上，多數(shù)電子選舉方案依賴公鑰密碼基礎(chǔ)設(shè)施(PKI)，假定存在一個(gè)可信主體為每個(gè)選民分配一對(duì)密鑰，但目前用PKI對(duì)選民身份進(jìn)行認(rèn)證還不大現(xiàn)實(shí)，有必要尋找其它電子投票方案。 從目前方案采用的關(guān)鍵技術(shù)分析，加密使選票空間膨脹，協(xié)議的通信和計(jì)算復(fù)雜度很大；門限秘密分享技術(shù)，多機(jī)構(gòu)合作保護(hù)投票者隱私，但對(duì)選舉機(jī)構(gòu)依賴過(guò)強(qiáng)，一旦機(jī)構(gòu)串通，就不能保證投票人的隱私和

3、選票的秘密。一般方案都采用公告板來(lái)實(shí)現(xiàn)普遍驗(yàn)證性，選舉結(jié)果公開在公告板上，為強(qiáng)制者提供了證據(jù)腳本，難以實(shí)現(xiàn)無(wú)收據(jù)性。此外，實(shí)用的“m選k”的選舉問(wèn)題，保護(hù)隱私的電子評(píng)審，電子商務(wù)活動(dòng)中保護(hù)權(quán)值的含權(quán)選舉問(wèn)題都還沒有有效的解決方案。 針對(duì)上述問(wèn)題，作者對(duì)這一領(lǐng)域進(jìn)行了進(jìn)一步研究，得到的主要成果如下：1.對(duì)SMC的理論、技術(shù)與研究現(xiàn)狀進(jìn)行了系統(tǒng)總結(jié)，將之應(yīng)用于安全電子選舉的研究。通過(guò)對(duì)近20年電子選舉方案的分析，提出了一個(gè)通用的電子

4、選舉模型，該模型包含了目前電子選舉問(wèn)題涉及到的所有重要參數(shù)及其關(guān)系，為安全電子選舉的研究提供了一個(gè)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 2.提出了一個(gè)多候選人的電子選舉方案，解決了“m選k”的電子選舉問(wèn)題。通過(guò)構(gòu)造一種新型的選票結(jié)構(gòu)，在一個(gè)多精度數(shù)中隱藏“m選k”形式的選票。將多精度計(jì)算及安全多方求和協(xié)議應(yīng)用于投票和計(jì)票，選舉過(guò)程中不需要可信任第三方，任何投票人都可以計(jì)票。比一般方案具有更強(qiáng)的安全性，包括選票的完全保密性和無(wú)收據(jù)性，計(jì)票的公平性和無(wú)爭(zhēng)議

5、性，系統(tǒng)的健壯性等；投票方案中無(wú)需使用傳統(tǒng)的加密和秘密分享等密碼技術(shù)，對(duì)n個(gè)投票人，計(jì)算的位復(fù)雜性只有O(nm(log2n))，優(yōu)于現(xiàn)有方案且容易實(shí)現(xiàn)。 3.基于改進(jìn)的矩陣傳送安全多方求和、保密比較協(xié)議，提出了一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)用的電子評(píng)審方案。利用少數(shù)服從多數(shù)的選舉原則，秘密地比較票數(shù)是否大小一個(gè)合格的門限，無(wú)需泄露最終計(jì)票值，就可以得出評(píng)審結(jié)果。該方案滿足安全電子評(píng)審的所有需求。解決了電子評(píng)審的投票過(guò)程中，由于投票評(píng)委很少，現(xiàn)有電子

6、投票方案無(wú)法保證評(píng)審安全性的難題。 4.通過(guò)引入不可信第三方保存權(quán)值，采用安全兩方點(diǎn)積和秘密比較協(xié)議進(jìn)行計(jì)票和判定結(jié)果，提出了保護(hù)權(quán)值秘密的安全電子投票方案。現(xiàn)有方案計(jì)算復(fù)雜度是指數(shù)級(jí)的，本方案通過(guò)適當(dāng)?shù)陌踩珔?shù)選擇，計(jì)算復(fù)雜性可達(dá)到O(n)。它不僅保護(hù)了投票人選票的隱私，而且保護(hù)了權(quán)值的秘密，實(shí)現(xiàn)了選票的無(wú)收據(jù)性、計(jì)票的無(wú)爭(zhēng)議性，任何人都不能從計(jì)票結(jié)果中推測(cè)出其他人的選票信息和權(quán)值信息。解決了電子商務(wù)的決策活動(dòng)中，由于權(quán)值公開