[논문 리뷰] VMV: Augmenting an Internet Voting System with Selene Verifiability.

Muntadher Sallal, Steve Schneider외 7명|arXiv (Cornell University)|2019. 12. 01.

Internet Traffic Analysis and Secure E-voting참고 문헌 3인용 수 7

한 줄 요약

이 논문은 기존 영국 온라인 투표 시스템에 대한 점진적 업그레이드인 VMV를 제안하며, Selene 기반의 검증 가능성을 통합하여 전체 시스템을 교체하지 않고도 종단 간 투표 무결성을 보장한다. 평문 투표를 고유한 추적 번호와 함께 게시하고 분산 원장 기술을 활용해 분산된 데이터 관리를 구현함으로써, VMV는 투표자가 자신의 투표가 정확히 기록되었는지 확인할 수 있도록 하며, 선거 당국이 해킹당하더라도 여전히 검증이 가능하게 한다.

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.

연구 동기 및 목표

• 기존 영국 온라인 투표 시스템의 검증 가능성 부족 문제를 해결하기 위해 제공자에 대한 신뢰에 의존하는 구조를 타파한다.
• 기존 시스템을 완전히 교체하지 않고도 검증 가능한 투표를 점진적으로 도입할 수 있도록 계층적으로 검증 가능성을 통합한다.
• 악성 선거 당국가 결과를 감추지 못하게 하여 선거 무결성을 강화한다.
• 분산 원장 기술을 활용해 검증 데이터의 내성적이고 분산된 관리 방식을 탐색한다.
• 미래의 완전히 신뢰할 수 있고 검증 가능한 온라인 투표 시스템으로의 이행을 위한 기반을 마련한다.

제안 방법

• 기존 온라인 투표 시스템 위에 Selene의 검증 가능한 전자 투표 프로토콜을 계층적으로 통합한다.
• 각 투표된 투표를 평문 형태로 게시하고 고유한 추적 번호를 부여하여 투표자 검증을 가능하게 한다.
• 투표자가 추적 번호를 사용해 자신의 투표가 기록되고 정확히 계산되었는지 나중에 확인할 수 있도록 한다.
• 분산 원장을 활용해 검증 데이터를 분산되고 변조에 강한 방식으로 저장 및 관리한다.
• 투표 비밀을 유지하면서도 종단 간 검증 가능성을 보장하도록 시스템을 설계한다.
• 선거 당국가 시스템을 제어하더라도 결과를 변경하더라도 탐지되지 않도록 보장한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 기존 온라인 투표 시스템에 전체 시스템 교체 없이 검증 가능성을 점진적으로 통합할 수 있는가?
• RQ2 비검증 가능한 시스템 위에 검증 가능한 투표 계층을 구축할 수 있는가? 이때 개인정보 보호와 정확성은 유지되어야 한다.
• RQ3 분산 원장 기술이 검증 데이터의 보안성과 분산 관리에 어떤 역할을 할 수 있는가?
• RQ4 Selene 기반의 검증 가능성이 기존 시스템과 비교해 온라인 선거에 대한 신뢰를 어떻게 향상시키는가?
• RQ5 점진적 개선을 통해 완전히 신뢰할 수 있는 온라인 투표 시스템으로 이르는 실질적인 길은 무엇인가?

주요 결과

• VMV는 핵심 시스템을 교체하지 않고도 기존 온라인 투표 시스템에 종단 간 검증 가능성을 성공적으로 도입하였다.
• 평문 투표와 추적 번호의 사용은 투표자가 자신의 투표가 정확히 캡처되었는지 확인할 수 있도록 하여 투명성을 높인다.
• 분산 원장 기술은 검증 데이터를 내성적이고 신뢰를 최소화한 방식으로 관리할 수 있게 하여 단일 신뢰 기관에 대한 의존도를 감소시킨다.
• 악성 선거 당국가 결과를 감추지 못하게 하여 선거 무결성을 크게 향상시킨다.
• 완전히 검증 가능한 온라인 투표 시스템으로의 실질적인 점진적 이행 경로를 지원한다.
• 암호학적 및 분산 기반 메커니즘을 통해 투표 비밀을 유지하면서도 강력한 검증 보장을 제공한다.