基于安全多方计算的多候选人电子投票方案

多候选人的电子投票方案在很多实际选举场景中有重要的应用价值. 全隐私性是安全电子投票方案关注的一个重要性质, 是指对选民和候选人的隐私保护. 本文基于安全多方计算提出了一个多选多的电子投票方案. 此方案将选民的投票意见映射为数组的形式, 结合ElGamal同态加密系统, 在半诚实模型下由选民和候选人通过交互计算输出选举结果, 实现了全隐私性且无需第三方计票机构参与. 此外, 为了避免有争议的选举结果, 本方案首次将反对票数考虑.     

RLWE同态加密算法的多候选人电子投票协议

使用安全协议保护选民隐私、保证投票公正有效是投票电子信息化的基础,安全协议的复杂度则是电子投票应用的最大阻碍。提出了一种基于RLWE同态加密算法的多候选人电子投票协议,可支持多候选人,也能满足对选民隐私的保护。该协议利用基于RLWE的同态加密算法的加法同态性质在计票环节使用密文计票保护选民的私密,利用中国剩余定理的性质对选票进行批处理,提升计票能力。该投票协议能支持多候选人投票并最终知晓每个候选人最终票数,并设置公示机构公示投票过程中的每个步骤,用于公开验证。     

基于隐私保护与身份验证的网络投票系统

网络投票具有便捷高效的优点,但是由于投票人对个人隐私的担忧,阻碍了网络投票的现实应用。为此,本文实现一套保护隐私的安全投票协议,来解决投票环节中第三方攻击导致的数据泄密以及投票过程未匿名化的问题,从而实现集成安全技术的隐私保护机制[1],实现信息的安全采集与提交。     

具有隐私保护的安全电子交易协议

电子交易的普及在给用户带来便利的同时,其在交易支付中所暴露出的隐私保护和安全性问题也受到不同程度的挑战。针对此问题,提出一个安全的电子交易协议。协议中,优化后的签密算法可保证交易的安全性;同时支付服务商具有去匿名性功能,可以在保护用户隐私的基础上进行追责。经性能分析,本协议在提高通信性能的基础上,满足消息的机密性和不可否认性、购买者的匿名性和可追踪性以及电子交易的公平性。     

一个实用的电子评审方案

电子评审是一种特殊的电子选举，由于投票人很少。直接使用现有电子选举方案很难实现安全评审．本文将改进的矩阵传送安全多方求和协议与保密比较协议相结合，采用少数服从多数的选举规则，秘密比较计票结果是否大于一个预定门限值。不泄露计票值就能得出评审结果．该方案具有投票的隐私性、无收据性、计果的保密性和无争议性等性质。满足安全评审的需求；计算代价和通信代价均低于现有方案，容易设计实用的系统．     

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.     

一种可相互认证的盲签名方案

盲签名主要用于安全电子现金及电子投票等协议中,用以保护消费者及投票人的隐私。该文利用双线性映射的特性,提出了一种新的可相互认证的盲签名方案,该方案可应用于基于身份的密码体制中,满足强盲签名的安全要求,而且用户和签名者之间可以相互认证,有效的避免了盲签名在应用中的一些潜在的不安全问题。     

网格环境中证书和策略的隐私保护机制研究

网格访问控制机制中网格实体的访问控制策略和证书的隐私保护是网格安全的一个重要方面,其重要性随着网格技术的进一步广泛应用而日益突出.利用安全函数计算和同态加密理论来解决访问控制过程中策略和证书的隐私保护问题.首先提出了适应于复合策略表达的电路组成方法,并基于无记忆传递机制和"混乱电路"计算协议提出了策略计算协议;然后提出了基于同态加密理论的属性相等测试协议;最后基于策略计算协议和属性相等测试协议提出了策略和证书的隐私保护协议.分析表明,本方案可以对策略和证书的属性进行完全的隐私保护,并且可以避免传统方法所引起的循环依赖问题.     

一种新的无需服务器支持的RFID认证协议

近年来,各种基于无线射频识别(RFID)技术的物联网系统得到大量应用,如何保护用户的隐私和安全也随之变得越来越重要.在传输信息前进行认证是提高系统安全性的一个重要方法.现有的RFID认证协议大多需要一个中心服务器来保存该系统所有RFID标签的相关信息,但是这类协议在认证时读写器必须与服务器保持实时连接.很多覆盖区域比较大的物联网系统很难实现这种实时性,保证读写器与服务器之间通信的安全也需要额外的开销.针对这两个问题,提出了一种新的无需服务器支持的RFID认证协议,该协议实现方便,同时提供了很好的安全性和隐私性.通过分析可知,它可以抵御各种常见攻击.     

抗主动攻击的保密比较协议

互联网、物联网和大数据的迅速发展,为数据共享带来了无限的机遇,也给私有数据的隐私保护带来了严峻的挑战.安全多方计算是数据共享中隐私保护的关键技术,是密码学的一个重要研究方向,也是国际密码学界研究的热点.保密比较两个数的大小是安全多方计算的一个基本问题,是构建其他隐私保护协议的一个基本模块.当比较的数较小时,还没有可靠的能够抵抗主动攻击的保密比较问题解决方案.很多应用场景中的参与者可能会发动主动攻击,因为尚没有抗主动攻击的保密比较协议,这些场景中的保密比较问题还无法解决.因而研究抗主动攻击的保密比较问题解决方案有重要理论与实际意义.提出了一种加密-选择安全多方计算模式和编码+保密洗牌证明的抵抗主动攻击方法.在此基础上,设计了半诚实模型下安全的保密比较协议,用模拟范例证明了协议的安全性;分析了恶意参与者可能实施的主动攻击,结合ElGamal密码系统的乘法同态性、离散对数与保密洗牌的零知识证明设计阻止恶意行为的措施,将半诚实模型下安全的保密比较协议改造成抗主动攻击的保密比较协议,并用理想-实际范例证明了协议的安全性.最后分析了协议的效率,并通过实验验证协议是可行的.     

支持等式测试的身份基可否认认证加密方案及其在电子投票系统的应用

电子投票系统被认为是现代生活中高效提供政府服务和进一步加强民主活力的方法。但是,现有构建电子投票系统的方法存在以下问题:第一,在面临贿选及胁迫的压力时,选民无法无视外在压力独立投票。其次,审计投票结果的实体可以在审计的同时获知有关投票内容的额外信息。为了解决上述两个问题,我们首次将可否认认证加密技术与身份基等式测试加密技术相结合,提出了一种支持等式测试的身份基可否认认证加密方案。该方案可以在第三方服务器不解密的情况下提供密文可比性,还能保证接收方验证发送方的身份的同时,不能向第三方证明信息来自发送方,从而保护发送方的隐私。该方案利用可否认认证加密技术在技术层面保证了选民独立投票的能力,并额外增加了身份基下的等式测试功能以确保审计机构在逻辑结构上拥有访问权限。在使用本方案的电子投票系统中,审计机构在审计投票结果的同时,不获得有关选票的任何其他信息。我们证明了我们的方案在随机预言模型中是安全的,并且可以在电子投票系统中确保不可胁迫性和可审计性。该方案与已有相关方案相比,在开销和安全性能均有较好表现的同时,实现了更为丰富的功能。此外,我们使用所提出的密码学方案设计了一个安全的电子投票系统,其安全特性可以很好地保护电子投票系统中的选民自由和公平性。     

Security enhancement for anonymous secure e-voting over a network

An electronic voting system makes it possible for the voters to cast their ballots over the computer network. Hence, voters can participate in elections without having to go to the polling places, which is more convenient and efficient. To design a practical voting scheme, Mu and Varadharajan have recently proposed an anonymous secure electronic voting scheme to be applied over the network. It does not only protect voters' privacy and prevent double voting, but also suits large-scale elections. However, the scheme has a weakness in security; that is, some voters may still double vote without being detected and may even reveal information they should not. In this paper, we shall show this weakness and improve the scheme to increase the protection against fraudulence.     

支持等式测试的身份基可否认认证加密方案及其在电子投票系统的应用CSCD

电子投票系统被认为是现代生活中高效提供政府服务和进一步加强民主活力的方法。但是,现有构建电子投票系统的方法存在以下问题:第一,在面临贿选及胁迫的压力时,选民无法无视外在压力独立投票。其次,审计投票结果的实体可以在审计的同时获知有关投票内容的额外信息。为了解决上述两个问题,我们首次将可否认认证加密技术与身份基等式测试加密技术相结合,提出了一种支持等式测试的身份基可否认认证加密方案。该方案可以在第三方服务器不解密的情况下提供密文可比性,还能保证接收方验证发送方的身份的同时,不能向第三方证明信息来自发送方,从而保护发送方的隐私。该方案利用可否认认证加密技术在技术层面保证了选民独立投票的能力,并额外增加了身份基下的等式测试功能以确保审计机构在逻辑结构上拥有访问权限。在使用本方案的电子投票系统中,审计机构在审计投票结果的同时,不获得有关选票的任何其他信息。我们证明了我们的方案在随机预言模型中是安全的,并且可以在电子投票系统中确保不可胁迫性和可审计性。该方案与已有相关方案相比,在开销和安全性能均有较好表现的同时,实现了更为丰富的功能。此外,我们使用所提出的密码学方案设计了一个安全的电子投票系统,其安全特性可以很好地保护电子投票系统中的选民自由和公平性。     

基于一次性环签名的区块链电子投票方案

针对当前电子投票系统在匿名性、透明性、公开计票等方面存在的问题,提出了一种基于一次性环签名和区块链的电子投票方案。通过引入一次性环签名解决了投票者匿名、重复投票、公开验证等问题,通过区块链技术解决了投票过程的公开透明问题,为保证任何人或机构无法在投票结束前获得投票中间结果,引入了匿名地址技术。为提高计票效率,采用密钥共享的方法,对计票算法进行了改进。通过安全和性能分析,该方案符合电子投票系统的基本安全标准。     

新的无中央机构的电子选举协议

文献[1]提出了一个无中央机构的电子投票协议,这种签名适合用在选举人在电子选举时找不到可信中心对选票进行认证的时候.但是,给出的一种攻击证明该协议是不安全的,不诚实的投票人可以控制整个选举的结果而不被其他人所察觉.针对上述缺点设计一个改进的新方案,主要引入一个不同底相同离散对数的知识证明来保证投票者给出正确的私钥.并对新方案的安全性进行了分析.最后对新方案的执行效率和还存在的缺陷进行分析.     

基于FOO投票协议的无收据电子投票方案

安全且实用的电子投票协议是信息安全领域的热点问题之一。引入了盲签名、投票编号、申诉标识等工具,提出了一种新的无收据的电子投票方案,该方案进一步完善了FOO投票协议,可保证选票的匿名性、可验证性和无收据性,并且允许投票者中途弃权。该方案不仅保持了原方案的各种优点,而且增强了系统的安全性和灵活性。因此,与其他类似方案相比较,该方案具有更好的通用性和实用性。     

一种基于区块链的泛用型数据隐私保护的安全多方计算协议

近年来,如何合理有效地在区块链上实现用户隐私数据保护是区块链技术领域的一个关键性问题.针对此问题,设计出一种基于Pedersen承诺与Schnorr协议的安全多方计算协议(protocol of blockchain based on Pedersen commitment linked Schnorr protocol for multi-party computation,BPLSM).通过构筑该协议架构并进行形式化证明演算,表明了该协议能够融入区块链网络、能够在匿名情况下合并不同隐私消息并进行高效签署的特点.此外分析了协议的性质与安全性,证明了在区块链中应用BPLSM协议的泛用型隐私计算方案计算上的低算力开销,并具备良好的信息隐蔽性.最后对协议进行实验仿真,结果表明:在小范围人数固定的多方计算中,BPLSM协议验签的时间成本比当前主流的BLS签名节省约83.5%.     

Peer-to-peer secure multi-party numerical computation facing malicious adversaries

We propose an efficient framework for enabling secure multi-party numerical computations in a Peer-to-Peer network. This problem arises in a range of applications such as collaborative filtering, distributed computation of trust and reputation, monitoring and other tasks, where the computing nodes are expected to preserve the privacy of their inputs while performing a joint computation of a certain function. Although there is a rich literature in the field of distributed systems security concerning secure multi-party computation, in practice it is hard to deploy those methods in very large scale Peer-to-Peer networks. In this work, we try to bridge the gap between theoretical algorithms in the security domain, and a practical Peer-to-Peer deployment. We consider two security models. The first is the semi-honest model where peers correctly follow the protocol, but try to reveal private information. We provide three possible schemes for secure multi-party numerical computation for this model and identify a single light-weight scheme which outperforms the others. Using extensive simulation results over real Internet topologies, we demonstrate that our scheme is scalable to very large networks, with up to millions of nodes. The second model we consider is the malicious peers model, where peers can behave arbitrarily, deliberately trying to affect the results of the computation as well as compromising the privacy of other peers. For this model we provide a fourth scheme to defend the execution of the computation against the malicious peers. The proposed scheme has a higher complexity relative to the semi-honest model. Overall, we provide the Peer-to-Peer network designer a set of tools to choose from, based on the desired level of security.