摘要：為抵抗量子算法的攻擊，編碼密碼技術(shù)成為了近期密碼學(xué)領(lǐng)域的熱點(diǎn)研究內(nèi)容之一。在文章中，對一種基于編碼的盲簽名進(jìn)行了電子投票應(yīng)用設(shè)計(jì)。首先對電子投票系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀進(jìn)行概述，以及電子投票模型的簡介，隨后對基于編碼的盲簽名方案進(jìn)行了電子投票應(yīng)用設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：基于編碼的盲簽名;電子投票;編碼

一、引言

電子投票作為電子商務(wù)中重要的一部分吸引了人們的廣泛關(guān)注，其利用密碼學(xué)理論，通過計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)完成投票，能夠有效的克服傳統(tǒng)投票帶來的種種人為因素，同時(shí)降低投票成本。設(shè)計(jì)具有實(shí)用性、安全性的電子投票系統(tǒng)，是目前信息安全領(lǐng)域不容忽視的問題。

1981年，Chaum基于Mix Network和RSA設(shè)計(jì)第一個(gè)電子投票協(xié)議。1985年，Cohen和Fischer基于Mix Network和盲簽名提出了一種集中式電子選舉方案，在此基礎(chǔ)上，Benaloh和Yung對協(xié)議進(jìn)行了改進(jìn)，將集中式服務(wù)器進(jìn)行了分布式處理，但上述方案均缺乏對選票隱私性的可靠保護(hù)。1992年，F(xiàn)ujoika等學(xué)者提出了一種大規(guī)模選舉方案，即FOO協(xié)議，利用盲簽名的不可鏈接性保證投票者和選票之間的不可鏈接，并且使用比特承諾協(xié)議隱匿選票，保證選舉的公平性。1994年，“無收據(jù)（Receipt-freeness）的電子投票”的概念由Benaloh等學(xué)者首次提出，即投票者不能向第三方證明其提交的選票內(nèi)容，這一要求可以防止投票中的買賣選票、賄賂及被迫投票等違法行為。1997年，Cramer等學(xué)者，利用零知識證明、門限ElGamal加密系統(tǒng)等方法，首次提出了“1-out-of-m”多候選人方案，只能處理“yes”和“no”的選票，不具有無收據(jù)性。2001年，Damgard等學(xué)者提出了一個(gè)“k-out-of-m”選舉方案，該方案要求投票人同時(shí)投m張“yes”或“no”的選票。2002年，Lee和Kim對[5]改善，實(shí)現(xiàn)了無收據(jù)性。2006年，仲紅等學(xué)者基于安全多方求和協(xié)議提出“k-out-of-m”無計(jì)票中心投票協(xié)議，通過將選票分割成n份在投票人中共享來計(jì)算候選人的得票數(shù)。

二、電子投票模型概述

目前由投票人、選票、注冊機(jī)構(gòu)和投票機(jī)構(gòu)組成的電子投票模型較為常用，設(shè)注冊機(jī)構(gòu)為R，投票人為U，投票機(jī)構(gòu)為V，具體的投票過程如下，系統(tǒng)模型圖如圖1所示。

;;;;;;;圖1 電子投票系統(tǒng)模型圖

（一）注冊：1. 投票人U首先向注冊機(jī)構(gòu)R發(fā)送身份ID及姓名name證明自己的身份，并從R獲得合法選票St及選票唯一臨時(shí)id;2. U填寫St，將其盲化處理得T（St）并發(fā)送給R;3. R收到T（St），對其簽名得到Sign（T（St））并發(fā)回給U;4. U對Sign（T（St））脫盲處理，得到簽名后的合法選票St=T1（Sign（T（St）））。

（二）投票：1. 投票人U用投票機(jī)構(gòu)V的公鑰對簽名后的選票St'、原始合法選票St及選票唯一臨時(shí)id加密后提交給V;2. V用私鑰解密得到St'，并對其進(jìn)行驗(yàn)證，通過id查看選票在數(shù)據(jù)庫中是否有記錄。若有則選票作廢;否則記錄該選票及對應(yīng)的id。

（三）計(jì)票：投票機(jī)構(gòu)V統(tǒng)計(jì)選票并公布結(jié)果，公布各選票St'及對應(yīng)的臨時(shí)id。

（四）驗(yàn)證：投票人U根據(jù)臨時(shí)id驗(yàn)證自己的選票是否被正確統(tǒng)計(jì)。

三、基于編碼的盲簽名實(shí)現(xiàn)電子投票系統(tǒng)

由于盲簽名的保證數(shù)據(jù)完整性、保密性及不可抵賴性，廣泛應(yīng)用于電子投票系統(tǒng)中，本節(jié)主要利用基于編碼的盲簽名方案做簡要的電子投票應(yīng)用設(shè)計(jì)。具體描述如下：

（一）系統(tǒng)初始化模塊：根據(jù)[10]對注冊機(jī)構(gòu)R系統(tǒng)初始化，并將公鑰H公開。

（二）注冊模塊：

（1）投票人U填寫其身份證號ID及姓名name等信息，并提交給注冊機(jī)構(gòu)R。

（2）R收到[ID|name]后，在數(shù)據(jù)庫中檢索此ID，若無，表示沒有投票資格。否則查看其注冊標(biāo)志位，0表示注冊成功，并將標(biāo)志位改為1，1則注冊失敗。

（3）注冊成功后R將合法選票St及選票唯一臨時(shí)id發(fā)送給U。

（三）投票模塊：

（1）投票人U選擇非負(fù)整數(shù)te，并隨機(jī)選取一個(gè)n長序列e使ω（e）=te，左乘注冊機(jī)構(gòu)R的公鑰H，將HeT作為盲化因子。

（2）U填寫選票內(nèi)容并進(jìn)行如下操作：

用公開的Hash函數(shù)h對選票進(jìn)行處理，得到s=h（St）;

對于不同的i，用h計(jì)算si：si=h（s|i）， i=0，1，2…;

將si加上盲化因子HeT盲化后得si：si= si+HeT;

U將si發(fā)送給R嘗試譯碼，直到R成功譯碼，并將最小的使si可解的i記為i0，將譯出的字z發(fā)回給U：HzT=si0，ω（z）= t;

U將z左乘公鑰H驗(yàn)證：若HzT=si0，則將z與n長序列e相加去盲得z：z=z+e，其中ω（z）≤t+te;

U求出z的標(biāo)號Iz：，其中是z中取值為1的位置標(biāo)號，將[Iz|i0]作為簽名后的合法選票。

（3）U將St、[Iz|i0]及id用投票機(jī)構(gòu)V的公鑰加密后發(fā)送給V。

（四）計(jì)票模塊：

（1）投票機(jī)構(gòu)V用其私鑰解密后，對[Iz| i0]進(jìn)行驗(yàn)證。若選票有效，查看該選票的id是否記錄在數(shù)據(jù)庫中。若無記錄，則記錄該id，否則作廢選票。

V用私鑰解密后，根據(jù)Iz恢復(fù)出z，滿足ω（z）=t+te，并將恢復(fù)出的z左乘H計(jì)算其校驗(yàn)子s1：s1=HzT;

根據(jù)原始合法選票St的Hash值s和i0計(jì)算序列s2：s2=h（s|i0） ;

比較s1與s2是否相等，若相等則選票有效，否則選票無效。

（2）V統(tǒng)計(jì)選票并公布投票結(jié)果，同時(shí)公布選票及其對應(yīng)的id。

（五）驗(yàn)證模塊：投票人U根據(jù)選票id驗(yàn)證自己的選票是否被正確統(tǒng)計(jì)。

四、結(jié)論

盲簽名技術(shù)廣泛的應(yīng)用于電子投票領(lǐng)域。本文對電子投票系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀、做了簡單的介紹，并基于一種編碼的盲簽名方案設(shè)計(jì)了一個(gè)電子投票系統(tǒng)。系統(tǒng)在現(xiàn)階段的設(shè)計(jì)使得，注冊機(jī)構(gòu)和投票機(jī)構(gòu)的負(fù)擔(dān)過重，因此，今后仍需重點(diǎn)研究實(shí)現(xiàn)切實(shí)可行的電子投票系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介

王倩（1990—），29歲，女，漢，陜西西安人，研究生，助理工程師，研究方向：信息安全。