Privacy-oriented cryptographic primitives and protocols for electronic voting

Abstract

Προτείνουμε τις Δημόσια Ελέγξιμες Υπο-Συνθήκη Τυφλές Υπογραφές (ΔΕΥΤΥ), ένα νέο κρυπτογραφικό σχήμα, που συνδέει την επαλήθευση μιας ψηφιακής υπογραφής με δημόσια διαθέσιμα δεδομένα. Κατά τη διάρκεια της υπογραφής, ένα κατηγόρημα που σχετίζεται με αυτά τα δεδομένα ενσωματώνεται στην υπογραφή, έτσι ώστε η τελευταία να ισχύει εάν και μόνο εάν το κατηγόρημα αποτιμάται ως αληθές. Η επαλήθευση πραγματοποιείται από έναν προκαθορισμένο επαληθευτή, με ισχυρό τρόπο, με τη χρήση ενός ιδιωτικού κλειδιού επαλήθευσης. Το απόρρητο του χρήστη που ζητά την υπογραφή προστατεύεται πληροφοριοθεωρητικά, τυφλώνοντας το προς-υπογραφή μήνυμα. Επιπλέον, για να αποφευχθούν επιθέσεις από κάποιον κακόβουλο υπογράφοντα ή επαληθευτή που αγνοούν το κατηγόρημα, η δημιουργία και ο έλεγχος των υπογραφών μας συνοδεύονται από στοιχεία με τη μορφή μη-διαδραστικών αποδείξεων μηδενικής γνώσης που αναγκάζουν συμμόρφωση προς το πρωτόκολλο. Ορίζουμε ένα μοντέλο ασφαλείας για να αποτυπώσουμε τις εγγυήσεις των υπογραφών μας και παρέχουμε μια υλοποίηση. Χρησιμοποιούμε τις ΔΕΥΤΥ σε ένα πρωτόκολλο απομακρυσμένης ηλεκτρονικής ψηφοφορίας. Η υπο-συνθήκη επαλήθευση μας βοηθά να δημιουργήσουμε ανώνυμα διαπιστευτήρια που επιτρέπουν στο σύστημά μας να αντιμετωπίζει επιθέσεις εξαναγκασμού στο υπόδειγμα πολλαπλών ψήφων ανά ψηφοφόρο σε συνδυασμό με ανώνυμα κανάλια και μια στιγμή ιδιωτικότητας. Κατά τον εξαναγκασμό, μία ψηφοφόρος χρησιμοποιεί ψεύτικο διαπιστευτήριο για να συνοδεύσει την επιλογή της, ενώ όταν ο εξαναγκαστής δεν παρακολουθεί, μπορεί να εισάγει την πραγματική ψήφο της που συνοδεύεται από έγκυρο διαπιστευτήριο. Φυσικά, μόνο η ψήφος με το έγκυρο διαπιστευτήριο θα μετρηθεί. Όλες οι αλληλεπιδράσεις είναι μη διακρίσιμες από τον εξαναγκαστή, ο οποίος δεν μπορεί να πει ποια ψήφος μέτρησε. Τα αποδεικτικά στοιχεία που δημιουργούνται από τις ΔΕΥΤΥ, μαζί με τα συνήθη αποδεικτικά στοιχεία που χρησιμοποιούνται σε συστήματα ηλεκτρονικής ψηφοφορίας, επιτρέπουν σε κάθε ψηφοφόρο να επαληθεύσει μεμονωμένα ότι η ψήφος καταχωρήθηκε σωστά και μετρήθηκε. Η καταμέτρηση των ψήφων, επιπλέον, είναι καθολικά επαληθεύσιμη, από οποιαδήποτε ενδιαφερόμενη οντότητα. Η συνολική αρχιτεκτονική του συστήματος μας, παρέχει επίσης ισχυρότερες εγγυήσεις για την προστασία της μυστικότητας της ψήφου, καθώς, σε αντίθεση με τη συνήθη πρακτική στις ηλεκτρονικές ψηφοφορίες, δεν υποθέτουμε ότι οι καταμετρητές τηρούν το απόρρητο της ψήφου. Αυτό μας επιτρέπει να επεκτείνουμε την μυστικότητα εναντίον ενός υπολογιστικά αδέσμευτου αντιπάλου. Γενικεύουμε τα ευρήματά μας για να εκφράσουμε μοντέλα ασφαλείας για αέναη προστασία μυστικότητας, που λαμβάνουν επίσης υπόψιν τα διαθέσιμα δεδομένα που διαρρέονται από την υλοποίηση του πρωτοκόλλου.