[论文解读] 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 7

一句话总结

本文提出 VMV，作为对现有英国在线投票系统的增量升级，通过集成基于 Selene 的可验证性，确保端到端的投票完整性，而无需替换整个系统。通过发布带有唯一追踪编号的明文选票，并利用分布式账本技术实现去中心化的数据管理，VMV 使选民能够验证其选票是否被正确计票，即使选举机构被攻破亦可。

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.

研究动机与目标

• 解决当前英国在线投票系统缺乏可验证性的问题，这些系统依赖于对供应商的信任。
• 通过在现有系统上叠加可验证性层，实现在不完全替换系统的情况下逐步部署可验证投票。
• 通过确保恶意选举机构无法在不被察觉的情况下篡改结果，从而加强选举完整性。
• 探索利用分布式账本技术实现可验证性数据的弹性、去中心化管理。
• 为未来向完全可信、可验证的在线投票系统迁移奠定基础。

提出的方法

• 将 Selene 的可验证电子投票协议作为一层叠加在现有在线投票系统之上。
• 将每张投出的选票以明文形式发布，并附带唯一的追踪编号，供选民验证。
• 允许选民之后使用追踪编号检查其选票是否被正确记录并计票。
• 使用分布式账本以去中心化、防篡改的方式存储和管理可验证性数据。
• 设计系统以保护选票隐私，同时实现端到端可验证性。
• 确保即使选举机构控制了系统，也无法在不被检测的情况下篡改结果。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何在不完全替换系统的情况下，将可验证性逐步集成到现有在线投票系统中？
• RQ2 是否可以在非可验证系统之上构建可验证投票层，同时保持隐私和正确性？
• RQ3 分布式账本技术在保护和去中心化管理可验证性数据方面发挥什么作用？
• RQ4 与现有系统相比，集成基于 Selene 的可验证性如何提升在线选举的信任度？
• RQ5 通过逐步增强，实现向完全可信在线投票系统演进的实际路径有哪些？

主要发现

• VMV 通过在不替换核心系统的情况下增加可验证性层，成功在现有在线投票系统中实现了端到端可验证性。
• 使用带追踪编号的明文选票，使选民能够确认其选票被正确捕获，从而增强透明度。
• 分布式账本技术为管理可验证性数据提供了弹性且信任最小化的途径，减少了对单一可信机构的依赖。
• 该系统确保即使恶意选举机构也无法在不被察觉的情况下篡改结果，显著提升了选举完整性。
• 该方法支持向完全可验证在线投票系统演进的实用、渐进式迁移路径。
• 该解决方案在保护选票隐私的同时，通过密码学和去中心化机制实现了强有力的可验证性保障。