[論文レビュー] An Incoercible E-Voting Scheme Based on Revised Simplified Verifiable Re-encryption Mix-nets

Shinsuke Tamura, Hazim Anas Haddad+2 more|arXiv (Cornell University)|Dec 17, 2015

Internet Traffic Analysis and Secure E-voting参考文献 15被引用数 3

ひとこと要約

本稿では、簡略化された検証可能再暗号化ミックスネット（SVRM）を改訂した基盤に基づく、強力なプライバシー、エンド・ツー・エンドの検証可能性、公平性、およびレジliントラスティビリティを備えた不強制的電子投票方式を提案する。消去可能な状態の投票ボックスを統合することで、投票者が強制されない限り、抑圧者が投票者の選択を特定できなくなる一方で、不正な投票処理が行われても再集計を必要とせずに正しい集計が保証される。

ABSTRACT

Simplified verifiable re-encryption mix-net (SVRM) is revised and a scheme for e-voting systems is developed based on it. The developed scheme enables e-voting systems to satisfy all essential requirements of elections. Namely, they satisfy requirements about privacy, verifiability, fairness and robustness. It also successfully protects voters from coercers except cases where the coercers force voters to abstain from elections. In detail, voters can conceal correspondences between them and their votes, anyone can verify the accuracy of election results, and interim election results are concealed from any entity. About incoercibility, provided that erasable-state voting booths which disable voters to memorize complete information exchanged between them and election authorities for constructing votes are available, coercer C cannot know candidates that voters coerced by C had chosen even if the candidates are unique to the voters. In addition, elections can be completed without reelections even when votes were handled illegitimately.

研究の動機と目的

• 既存の電子投票システムにおける不強制的性の欠如に起因する、買収や抑圧による投票情報の抽出という問題を解決すること。
• 簡略化された検証可能再暗号化ミックスネット（SVRM）の構築を精緻化することで、電子投票におけるプライバシーと検証可能性を向上させること。
• 抑圧状態にあっても、投票者が強制的に棄権させられる場合を除き、抑圧者が投票者が誰を支持したかを特定できないようにすること。
• 一部の投票が不正に処理されても、再集計を必要とせずに正しく選挙が完了するように、システムのレジリエンスを確保すること。
• すべての核心的な選挙要件を満たす実用的で効率的かつ安全な電子投票フレームワークを提供すること。

提案手法

• 著者らは、電子投票応用におけるセキュリティと効率性を向上させるために、元の簡略化された検証可能再暗号化ミックスネット（SVRM）を改訂する。
• この方式は、検証可能な再暗号化を用いて投票をシャッフルおよび再暗号化することで、集計中における投票内容の隠蔽を保証する。
• 投票者が選挙当局との通信トランスクリプトを完全に記憶または記録できないようにするため、消去可能な状態の投票ボックスを導入する。
• 暗号的証明を用いて、第三者が誰でも投票の整合性と正しい集計を公開で検証可能である。
• ミックスネット構造により、どの単一の当局者も投票と投票者を関連付けることができず、プライバシーと公平性が維持される。
• 一部の投票が正しく処理されない場合でも、再集計を必要とせずに選挙が完了できるように、レジリエンスをサポートする。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 検証可能な再暗号化ミックスネットを改訂することで、電子投票システムにおける不強制的性を実現できるか？
• RQ2 消去可能な状態の投票ボックスを効果的に統合することで、抑圧攻撃を防げるか？
• RQ3 改訂されたSVRM方式は、敵対的状況下でもプライバシーと検証可能性をどの程度保持できるか？
• RQ4 投票が不正に処理されても、再集計を要せず正しい集計が保証されるか？
• RQ5 抑圧者が投票者の選択を学習できないようにしながら、公平性とレジリエンスを維持できるか？

主な発見

• 提供された方式は、消去可能な状態の投票ボックスが利用可能であるという仮定の下で、強制的性を成功裏に達成しており、強制による棄権のケースを除き、抑圧者が投票者の選択を特定できない。
• エンド・ツー・エンドの検証可能性が保証されており、誰もが最終的な選挙結果の正しさを暗号的証明で検証可能である。
• 投票のプライバシーは保持されており、選挙当局を含むいかなる実体も、ミックスネットのシャッフルおよび再暗号化メカニズムのおかげで、投票と投票者を関連付けられない。
• 中間結果は、選挙当局者や投票者を含むすべての実体から隠蔽されており、集計中における機密性が保証される。
• 一部の投票が不正に処理されても、システムはレジリエントであり、再集計を要せず正しく選挙を完了する。
• 改訂されたSVRM構築は、複雑性を低減しながらも強固なセキュリティ保証を維持しており、実用的導入に適している。