基于SEAL库的同态加权电子投票系统

电子投票比传统纸质投票更为灵活高效,能节省大量人力物力,在不同选举场合中的地位越来越重要.同态加密技术可以在电子投票过程中发挥重要作用,同态加密技术结合其他安全技术和手段来设计的电子投票系统,可以在计票过程中有效保护投票者的身份隐私,相比其他类型的电子投票系统也更为简洁高效.为了解决电子投票中的身份隐私保护和实现效率问题,本文提出了一种基于SEAL库的同态加权电子投票系统,通过同态操作实现密文计票,可有效抵抗来自计票中心内部的恶意攻击,保证选票保密性和计票结果正确性;通过在选票中引入投票权重,可以使电子投票系统实现加权投票;通过将选票信息密态存储在云端数据库,将计票中心部署在云端,可在保证安全的前提下借助云计算服务实现高效计票;系统中加密算法的安全性基于格上RLWE困难问题,可以抵抗量子计算攻击.对所设计投票系统的效率测试表明,完成对1000张选票的计票工作仅耗时1.867 s,相比Will等人在ICCCRI2015中提出的基于Paillier的电子投票系统计票耗时减少了32.73%,相比Wang等人在2017年提出的基于Helib的电子投票系统计票耗时减少了99.26%,相比Li在2017年提出的基于Helib的电子投票系统计票耗时减少了91.81%.本文提出的同态加权电子投票系统可以满足多个候选人投票和加权投票,能够适用于多种投票场景,且计票效率可以满足大规模投票的应用需求.     

结合简短可链接环签名的智能合约选举方案

目前一些电子选举协议利用可链接环签名或一次性环签名来保护投票者的隐私,并防止重复投票的情况发生,但签名大小随投票人数的增大而增大,而简短可链接环签名大小始终固定不变,但已有简短可链接环签名算法效率较低。针对这些问题,利用累加器和基于知识证明的签名,构造新的高效的简短可链接环签名,结合匿名地址及星际文件系统,提出一种新的智能合约选举方案,分别设计了选举的创建、投票、计票等阶段的操作。对方案的不可伪造性、可链接性、匿名性、隐私性、公开验证性以及运行效率进行了证明和分析。最后进行了实验仿真评估,结果显示,随着投票者人数的增大,该方案选票的签名大小及Gas消耗保持不变且较少,生成时间及验证时间增长缓慢且较少。     

基于实用拜占庭容错算法的区块链电子计票方案

针对区块链电子投票中第三方计票机构不满足区块链去中心化、去信任特性以及缺乏可信度的问题,提出一种基于实用拜占庭容错（PBFT）算法的区块链电子计票方案。首先,在分布式环境中构建无中心计票模式,以节点的信任度确定计票节点;其次,基于PBFT实现待验选票的共识;再次,将PBFT中诚实节点的最低数量作为门限签名的阈值,只有达到阈值的计票结果才能形成门限签名;最后,将满足可信状态的结果记录在区块链账本上。通过测试分析表明,只有当诚实验票节点超过2/3时,才满足PBFT,得到可信的计票结果。     

区块链中可监管的身份隐私保护方案

在账本公开、多方共识情况下确保交易身份的隐私保护是区块链技术面临的主要挑战之一.目前公有链中基于匿名认证和交易混淆的身份隐私保护方案由于缺乏监管又难于在行业应用中推广.借鉴门罗币中的身份隐私保护方案,引入监管方的角色,基于一次性地址加密和零知识证明设计了可监管的交易接收方身份隐私保护方案;结合可链接环签名和可撤销环签名设计了可链接可撤销环签名方案,以实现基于自主混淆的可监管交易发送方身份隐私保护方案.基于上述方案,系统在保护交易方身份隐私的同时,还支持监管方可离线恢复交易参与方的真实身份,从而达到“可控匿名”的监管目的.分析和测试结果表明,方案设计的算法运算时间均为毫秒级,可满足区块链非高频交易场景下的性能需求.     

一个有效的电子投票方案及其实现

目前,现有的电子投票系统仍然存在着一些安全问题有待解决.采用盲签名和投票编号等技术,提出一个基于RSA的电子投票方案,并对其核心部分进行实现.该方案简化投票过程,解决"选票碰撞"和"签证人欺诈"等安全性问题,具有较好的安全性和实用性.     

基于中国剩余定理的区块链投票场景签名方案

电子投票协议的底层密码学技术主要基于盲签名、环签名、代理签名进行实现,然而传统的上述签名算法在应用到区块链时可能会出现依赖中心节点、效率低下等问题。基于中国孙子定理提出了一种适用于区块链投票场景的门限签名方案,通过成员之间协作,生成份额签名并合成签名。签名方法支持节点加入和退出,签名过程无须中心节点参与,提升了方案的可用性;加入了对通信数据的验证功能,同时在通信过程中不暴露密钥信息,保证了数据在区块链不安全通信信道传输时的安全性;算法优化了通信效率,不仅节省了网络带宽资源,同时提升了系统吞吐率。安全性分析表明,攻击难度等价于求解离散对数问题,能够有效抵抗冒名攻击。计算复杂度分析表明,算法计算量较低,能够有效适配到区块链应用场景。     

基于HElib的安全电子投票方案

传统的电子投票应用中,若投票服务器管理方出现安全问题,投票过程中的匿名性、完整性和公开可验证性将难以保证。针对此问题,设计实现了一个基于全同态加密技术的电子投票方案。首先,基于全同态加密算法,结合PKI和数字签名技术设计了一个安全电子投票方案;然后针对电子投票的特殊性,基于HElib同态算法库设计了一个高效的同态密文加法器;最后在同态密文加法器的基础上,实现了安全电子投票系统。安全性方面,该投票方案有效的解决了电子投票中匿名性、完整性和公开可验证性的难题。而在性能上,测试表明该投票系统可以基本满足应用场景的使用需求。     

一种基于数字签名的实用电子投票系统

电子投票系统的研究与设计正逐渐成为信息安全领域的研究热点。本文通过研究三种典型电子投票模型,针对选票碰撞、中途退出和作弊现象等关键问题,提出一种新的电子投票系统,系统设计基于RSA、盲签名、比特承诺等技术,采用数字签名和临时id方案。研究表明,该系统可以较好地解决电子投票系统中的若干关键问题,是一种实用和安全的电子投票系统。     

电子投票匿名性分析

电子投票公布计票结果会影响投票者的匿名性。针对该问题,定义匿名性为投票选择的不确定度,利用熵衡量投票系统的投票者匿名性,比较计票结果公布前后投票者的匿名性变化。分析结果表明,投票规模越小,投票者匿名性在结果公布后受到的损失越大;在小规模电子投票情况下,计票结果应该选择只公布获胜者,不公布具体得票数,以减少投票者匿名的损失。     

基于同态加密的多候选人电子投票方案

电子投票因其便捷的特性,日益受到人们的青睐.然而电子投票中所暴露出来的安全问题成为人们所关注的重点,如何保证电子投票中的匿名性,公开可验证性等成为一个值得关注的问题.针对现有电子投票中存在的各种问题,基于数字签名算法和全同态加密提出了一种多候选人电子投票方案.该方案采用椭圆曲线数字签名算法解决电子投票中的身份认证问题;利用全同态加密技术实现对选票加密以及对加密选票的同态计算;为了能够对选票进行批量处理,采用SIMD技术打包选票;针对加密选票计票中存在的编解码问题设计了一种同态计票器.最后基于电子投票的八个安全特性对方案的安全性进行了分析,表明该方案是安全可行的.     

基于联盟区块链的董事会电子投票系统

董事会投票是特定范围的小集体为某一问题进行匿名表决的场景,对参与者的身份要求严格。设计了一种基于联盟链的董事会电子投票协议,用智能合约取代了传统的可信第三方,降低了系统信任成本;采用基于数字证书的身份准入机制,保证了参与投票者的身份合法性;基于椭圆曲线盲签名技术设计了电子投票协议,实现了投票的匿名性。安全分析表明,所提协议能够满足电子投票协议的安全性要求,使用方便灵活,提高了系统易用性。     

基于CP-ABE和区块链的时间锁加密电子投票方案

现有电子投票系统无法同时满足投票数据隐私性、投票者之间的公平性、投票者资格控制的灵活性、投票结果的精准性、投票结果的延时公布等多元应用需求。针对上述问题,提出了一种基于CP-ABE和区块链的时间锁加密电子投票方案。该方案综合考虑了电子投票在实际场景中的多元应用需求,通过结合CP-ABE算法和Fabric技术,将属性加密后的投票链接数据存入区块链账本,满足属性策略的投票用户才能访问其链接,实现了灵活控制投票资格的机制,从而保证能获取针对不同用户群体属性的精确投票结果;基于改进的时间锁加密方案将投票数据进行加密上链,在预计投票结果公布之前为投票数据的机密性提供了保障,避免恶意节点造成合谋攻击问题,同时实现了投票结果延时公布的功能。实验从用户属性限制、投票链接获取、投票数据上链,以及投票结果延时这四个方面验证所提方案的有效性。系统测试结果表明,该方案可以有效地控制投票资格,符合属性策略的投票用户能成功获取投票链接并发送至区块链存储,同时为投票数据的机密性提供了保障。通过性能分析、安全性分析以及对比分析表明了该方案的可行性。     

基于区块链的安全电子选举方案

当前电子选举方案主要存在两个矛盾点：一是既要保证选举行为的合法合规性,又要保证选举过程的匿名性;二是既要保证选票信息的隐私保密要求,又要保证选举结果的公众可验证性。针对这些矛盾,提出一种基于以太坊区块链和零知识证明的去中心化的安全电子选举方案。在该方案中,利用非交互式零知识证明算法和区块链去中心化架构设计了选民身份合法性零知识证明和选票合法性零知识证明;利用智能合约和Paillier密码体制实现无需可信第三方计票机构的自动计票。理论分析和模拟实验结果表明,在没有中心信任机构的条件下,该方案满足电子选举安全性要求,可应用于小型社区选举。     

基于多方排序协议的安全电子投票方案

与传统投票相比较, 电子投票拥有许多优势, 也存在重要的安全问题. 电子投票的全隐私性是评估投票方案安全的重要指标, 它是指对投票者的隐私保护和候选者的隐私保护, 特别是落选者的得票数的保护. 利用可验证秘密共享的思想提出了一个安全多方排序协议, 并将它运用到电子投票中, 设计了一个新的安全的电子投票协议, 本协议具有全隐私性.     

基于椭圆曲线群签名方案的多银行电子现金系统

电子现金系统是一种非常重要的电子支付方式,如何通过群签名确保电子现金系统的安全、高效支付一直是国内外研究的重点.对已提出的椭圆曲线群签名方案进行改进,解决原方案中存在的一个安全问题,并给出成员撤销算法,最后基于改进后的群签名方案提出一个多银行电子现金系统,该系统能够防止用户篡改电子现金的金额、防止敲诈、洗钱和非法购买,同时可以撤销成员的匿名性并灵活地实现成员撤销.     

适用于区块链电子投票场景的门限签名方案

针对传统的盲签名、群签名等签名算法适用于区块链异构网络时可能出现依赖可信中心、效率低等问题，提出了适用于区块链电子投票场景的门限签名方案。该方案基于Asmuth-Bloom秘密共享方案，无需可信中心。首先，由区块链节点通过相互协作产生签名，实现节点之间相互验证功能，提升节点可信度；其次，建立节点加入和退出机制，以适应区块链节点流动性大等特点；最后，定期更新节点私钥，以抵抗移动攻击，使其具有前向安全性。安全性分析表明，该方案的安全性基于离散对数难题，能够有效地抵御移动攻击，满足前向安全性；性能分析表明，与其他方案相比，该方案在签名生成和验证阶段的计算复杂度较低，计算量较小。结果表明，所提方案能够很好地适用于区块链电子投票场景。