[論文レビュー] VMV: Augmenting an Internet Voting System with Selene Verifiability.

Muntadher Sallal, Steve Schneider+7 more|arXiv (Cornell University)|Dec 1, 2019

Internet Traffic Analysis and Secure E-voting参考文献 3被引用数 7

ひとこと要約

本論文は、既存のUKオンライン投票システムに対する段階的アップグレードであるVMVを提案する。VMVは、セレーネベースの検証可能性を統合することで、システム全体を置き換えることなくエンド・ツー・エンドの投票整合性を保証する。平文での投票を一意な追跡番号とともに公開し、分散型台帳技術を用いて分散型のデータ管理を実現することで、投票者が自身の投票が正しく記録されたことを確認できる。これは、選挙当局が改ざんされた場合でも成立する。

ABSTRACT

Online voting in the UK generally takes place without verifiability mechanisms, with providers that are trusted to provide ballot privacy and correctness of the result. However, replacing existing systems with verifiable voting systems with brand new algorithms and code presents a business risk to election providers. We present an approach for incremental change: adding a Selene-based verifiability layer to an existing online voting system. Selene is a verifiable e-voting protocol that publishes votes in plaintext alongside tracking numbers that enable voters to confirm that their votes have been captured correctly by the system. This results in a system where even the election authority running the system cannot change the result in an undetectable way. This gives stronger guarantees on the integrity of the election than were previously present. This gives an end-to-end verifiable system we call Verify My Vote (VMV). In addition, we outline how this approach supports further incremental changes towards the deployment of fully trustworthy online voting systems. The paper also describes the use of distributed ledger technology as a component of VMV to manage the verifiability data in a decentralised way for resilience and trust.

研究の動機と目的

• 現在のUKオンライン投票システムに検証可能性が欠如していること、特に提供者への信頼に依存していることへの対処。
• 既存システムを完全に置き換えることなく、検証可能性を段階的に導入できるようにすること。
• 悪意ある選挙当局が結果を検出可能に改ざんできないように、選挙の整合性を強化すること。
• 分散型台帳技術を活用して、検証データの耐障害的・分散型管理を実現すること。
• 将来的に完全に信頼できる検証可能なオンライン投票システムに移行する基盤を築くこと。

提案手法

• 既存のオンライン投票システムの上に、セレーヌの検証可能な電子投票プロトコルをレイヤーとして統合する。
• 各投票を平文で公開し、投票者による検証を可能にするための一意な追跡番号を付与する。
• 投票者が後で、自身の投票が追跡番号を使って正しく記録・集計されたかを確認できるようにする。
• 分散型台帳を用いて、検証データを分散型かつ改ざんに強い方法で保存・管理する。
• ボールットの機微性を保ちつつ、エンド・ツー・エンドの検証可能性を実現するようにシステムを設計する。
• 選挙当局がシステムを制御していても、結果を改ざんしても検出可能であることを保証する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 既存のオンライン投票システムに、システム全体の置き換えなしに検証可能性を段階的に追加する方法は何か？
• RQ2 非検証可能なシステムの上に検証可能なレイヤーを構築できるか。その際、機微性と正しさを保つことができるか？
• RQ3 分散型台帳技術は、検証データのセキュリティと分散化にどのような役割を果たすか？
• RQ4 セレーヌベースの検証可能性を統合することで、現在のシステムと比較してオンライン選挙に対する信頼がどのように向上するか？
• RQ5 段階的な強化を通じて、完全に信頼できるオンライン投票システムに至る実用的道筋は何か？

主な発見

• VMVは、コアシステムを置き換えることなく、既存のオンライン投票システムにエンド・ツー・エンドの検証可能性を実現した。
• 平文での投票と追跡番号の使用により、投票者が自身の投票が正しく記録されたことを確認でき、透明性が向上した。
• 分散型台帳技術は、検証データの管理を耐障害的かつ信頼最小限の方法で実現し、単一の信頼できる当局への依存を低減した。
• 悪意ある選挙当局ですら、結果を改ざんしても検出可能であるため、選挙の整合性が顕著に向上した。
• 完全に検証可能なオンライン投票システムへの実用的で段階的な移行パスをサポートした。
• 暗号的手法と分散型メカニズムを用いることで、ボールットの機微性を維持しながら強固な検証保証を実現した。