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基于全同态加密技术的电子投票系统的设计与实现

王永恒  
【摘要】:选举投票是现代公民政治生活的重要组成部分。与传统的手工计票相比,电子投票利用密码学原理,在选举过程中以数字形式对选票进行收集、统计、存储等工作。电子投票可以更好的保障选举的匿名性、完整性和公开可验证性,此外还能够节省成本。按照现有电子投票协议,负责计票的服务器必须安全可信,否则投票的机密性、机密性和公开可验证性将受到威胁。但现实中服务器完全可信是难以做到的。针对传统投票的缺陷,我们设计实现了基于全同态加密的电子投票系统。全同态加密算法是密码学中一个重要的研究方向,它可以在不解密密文的情况对密文进行任意计算。2009年,由Gentry突破性的构造出了全同态加密算法,从而为电子投票的安全缺陷提供了新的解决方案。本文设计并实现了一个基于全同态加密技术的电子投票系统。该投票系统有效的解决了投票服务器泄漏选票信息或者删改选票数据,电子投票如何保护匿名性、完整性和公开可验证性的难题。本文的主要研究成果如下:1.我们分析了投票应用中选票数据的特殊性,针对性地设计了适用于同态加密技术选票数据结构。此外,我们在HElib算法库的基础上设计并实现了一个拥有较高运行效率的全同态密文加法器。2.基于全同态加密算法,针对电子投票的特殊需求,我们结合PKI和数字签名技术设计了一个电子投票方案。在安全性上,该方案可以提供匿名性、完整性和公开可验证性的保护。3.基于B/S架构我们设计实现了电子投票系统。系统测试表明,该电子投票系统在保证安全性的前提下,也能满足投票应用场景的使用需求。


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