安全多方计算在电子选举中的应用研究

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1、中国科学技术大学博士学位论文安全多方计算在电子选举中的应用研究姓名：仲红申请学位级别：博士专业：信息安全指导教师：黄刘生20051001中国科技大学博士学位论文摘要安全多方计算(简称SMC)研究一组互不信任的参与者之闻保护隐私的合作计算问题，对解决网络环境下的信息安全具有重要价值，寻找不同应用环境下，切实高效的SMC解决方案，是近几年SMC的热点研究方向。电子选举是SMC应用的最典型案例，安全实现电子选举涉及许多高级密码协议的研究，对其它电子商务活动，如电子投标与拍卖、公平交换等协议的安全性研究具有重要的理论意义和实用价值．传统密

2、码领域有不少学者对电子选举问题进行研究，提出了几类电子选举方案。但现有投票系统主要采用可信管理中心、或依赖投票站保护选民的隐私性，在实用性上，多数电子选举方案依赖公钥密码基础设施(PKI)，假定存在一个可信主体为每个选民分配一对密钥，但目前用PKI对选民身份进行认证还不大现实，有必要寻找其它电子投票方案。从目前方案采用的羌键技术分析，加密使选票空间膨胀，协议的通信和计算复杂度很大；门限秘密分享技术，多机构合作保护投票者隐私，但对选举机构依赖过强，一旦机构串通，就不能保证投票人的隐私和选票的秘密。一般方案都采用公告板来实现普遍验证性

3、，选举结果公开在公告板上，为强制者提供了证据脚本，难以实现无收据性。此外，实用的“m选k”的选举问题，保护隐私的电子评审，电子商务活动中保护权值的含权选举问题都还没有有效的解决方案。针对上述问题，作者对这一领域进行了进一步研究，得到的主要成果如下：1．对SMC的理论、技术与研究现状进行了系统总结，将之应用于安全电子选举的研究。通过对近20年电子选举方案的分析，提出了一个通用的电子选举模型，该模型包含了目前电子选举问题涉及到的所有重要参数及其关系，为安全电子选举的研究提供了一个坚实的基础。2．提出了一个多候选人的电子选举方案，解决了

4、“m选k”的电子选举问题。通过构造一种新型的选票结构，在一个多精度数中隐藏“m选k”形武的选票。将多精度计算及安全多方求和协议应用于投票和计票，选举过程中不需要可信任第三方，任何投票人都可以计票。比一般方案具有更强的安全性，包括选票的完全保密性和无收据性，计票的公平性和无争议性，系统的健壮性等；投票方案中无需使用传统的加密和秘密分享中国科技大学博士学位论文摘要等密码技术，对n个投票人，计算的位复杂性只有O(nm(109：一))，优于现有方案且容易实现。3．基于改进的矩阵传送安全多方求和、保密比较协议，提出了一个简单实用的电子评审方

5、案。利用少数服从多数的选举原则，秘密地比较票数是否大小一个合格的门限，无需泄露最终计票值，就可以得出评审结果。该方案满足安全电子评审的所有需求．解次了电子评审的投票过程中，由于投票评委很少，现有电子投票方案无法保证评审安全性的难题。4．通过引入不可信第三方保存权值，采用安全两方点积和秘密比较协议进行计票和判定结果，提出了保护权值秘密的安全电子投票方案．现有方案计算复杂度是指数级的，本方案通过适当的安全参数选择，计算复杂性可达到o(")。它不仅保护了投票人选票的隐私，而且保护了权值的秘密，实现了选票的无收据性、计票的无争议性，任何人

6、都不能从计票结果中推测出其他人的选票信息和权值信息。解决了电子商务的决策活动中，由于权值公开而导致股东投资机密泄露的问题。5．基于安全散列算法SHA．1构造了一个承诺函数，对半诚实模型下的电子投票协议进行改进．通过增加验证协议对投票人发出的数据进行验证，实现了恶意模型下可验证的多候选人电子投票。关键词协议安全多方计算，安全电子选举，多候选人选举，电子评审，含权电子投票II中国科技大学博士学位论文摘要AbstractASecureMulti—partyComputationproblem(SMC)dealswithprivacy-p

7、reservemulti·partycooperationcomputinginadistributednetwork．SMCprotocolsplayanimportantroleintheareaofinformationsecurity．ItisinterestingtopicstoseekefficientandpracticalsolutionsforspecificSMCproblem．E—votingisaclassicalexampleofSMCprotocols．SecureE·votingprotocolsha

8、vealsogreattheoreticalandpracticalvalueforelectronicbidandauction，fairexchange，electroniccashandmanyotherprotocolsine—commer