安全多方計算在電子選舉中的應用研究.pdf

1、安全多方計算(簡稱SMC)研究一組互不信任的參與者之間保護隱私的合作計算問題，對解決網絡環(huán)境下的信息安全具有重要價值，尋找不同應用環(huán)境下，切實高效的SMC解決方案，是近幾年SMC的熱點研究方向。電子選舉是SMC應用的最典型案例，安全實現(xiàn)電子選舉涉及許多高級密碼協(xié)議的研究，對其它電子商務活動，如電子投標與拍賣、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用價值。 傳統(tǒng)密碼領域有不少學者對電子選舉問題進行研究，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、或依賴投票站保護選民的隱私性，在實用性上，多數(shù)電子選舉方案依賴公鑰密碼基礎設施(PKI)，假定存在一個可信主體為每個選民分配一對密鑰，但目前用PKI對選民身份進行認證還不大現(xiàn)實，有必要尋找其它電子投票方案。 從目前方案采用的關鍵技術分析，加密使選票空間膨脹，協(xié)議的通信和計算復雜度很大；門限秘密分享技術，多機構合作保護投票者隱私，但對選舉機構依賴過強，一旦機構串通，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實現(xiàn)普遍驗證性，選舉結果公開在公告板上，為強制者提供了證據腳本，難以實現(xiàn)無收據性。此外，實用的“m選k”的選舉問題，保護隱私的電子評審，電子商務活動中保護權值的含權選舉問題都還沒有有效的解決方案。 針對上述問題，作者對這一領域進行了進一步研究，得到的主要成果如下：1.對SMC的理論、技術與研究現(xiàn)狀進行了系統(tǒng)總結，將之應用于安全電子選舉的研究。通過對近20年電子選舉方案的分析，提出了一個通用的電子

4、選舉模型，該模型包含了目前電子選舉問題涉及到的所有重要參數(shù)及其關系，為安全電子選舉的研究提供了一個堅實的基礎。 2.提出了一個多候選人的電子選舉方案，解決了“m選k”的電子選舉問題。通過構造一種新型的選票結構，在一個多精度數(shù)中隱藏“m選k”形式的選票。將多精度計算及安全多方求和協(xié)議應用于投票和計票，選舉過程中不需要可信任第三方，任何投票人都可以計票。比一般方案具有更強的安全性，包括選票的完全保密性和無收據性，計票的公平性和無爭議

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

6、投票方案無法保證評審安全性的難題。 4.通過引入不可信第三方保存權值，采用安全兩方點積和秘密比較協(xié)議進行計票和判定結果，提出了保護權值秘密的安全電子投票方案?，F(xiàn)有方案計算復雜度是指數(shù)級的，本方案通過適當?shù)陌踩珔?shù)選擇，計算復雜性可達到O(n)。它不僅保護了投票人選票的隱私，而且保護了權值的秘密，實現(xiàn)了選票的無收據性、計票的無爭議性，任何人都不能從計票結果中推測出其他人的選票信息和權值信息。解決了電子商務的決策活動中，由于權值公開