基于同态实现多候选人的电子选举方案的研究

发布时间：2017-09-03 15:37

  本文关键词：基于同态实现多候选人的电子选举方案的研究

  更多相关文章： 电子选举 同态加密 Paillier公钥密码体制 RSA公钥密码体制 加法同态性

【摘要】：选举是当今公民实现民主的重要方式,相比于传统选举方式,电子选举以密码学为基础,可以有效避免在各个环节中出现徇私舞弊现象,并且通过使用高效的计算机来对选票进行最后的统计,那么在计票阶段也比传统选举方式更快、更准确。电子选举方案的雏形最先是由Chaum在其基于Mix-net的电子邮件混合协议中提出的,之后更多类型的电子选举方案被研究学者提出,如基于秘密共享的电子选举方案、基于盲签名的电子选举方案,以及基于同态加密的电子选举方案等,这些电子选举方案都通过使用公钥加密技术对投票人的选票进行加密,得到选举所需的匿名性的要求。公钥加密技术,是密码学研究学者利用数论中的困难问题构造加密算法,使得任何攻击者无法在多项式时间内将密文解密,公钥加密技术也被经常用于构造电子选举方案、电子数字签名方案中。本文通过对各类电子选举方案,以及具有同态加密特性的加密算法进行分析研究,提出了各类电子选举方案中现有的缺陷不足之处,然后构造安全的电子选票形式,可以使得投票人能进行多选一的投票选举,使用Paillier公钥密码体制来对选票进行加密,通过加密算法的加法同态性对选票进行累加提高最后计票阶段的计票效率,使用RSA公钥密码体制对加密后的选票进行签名,保证在每个环节,攻击者无法替换投票人的选票,保证电子选举的顺利进行。通过进行方案的对比分析,以及对加密算法生成秘钥所需时间、加解密所需时间的研究,对本文提出的方案进行一个全方位的分析研究,最后提出本方案目前所完善的问题,以及将来仍有进一步改进的空间。
【关键词】：电子选举 同态加密 Paillier公钥密码体制 RSA公钥密码体制 加法同态性
【学位授予单位】：上海师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：D621.4;TN918.4
【目录】：

• 摘要2-3
• Abstract3-6
• 第一章 绪论6-10
• 1.1 课题的研究背景和意义6-8
• 1.1.1 课题研究的目的和意义6-7
• 1.1.2 国内外研究现状7-8
• 1.2 论文的组织结构及主要工作8-9
• 1.2.1 论文的主要工作8
• 1.2.2 论文结构8-9
• 1.3 本章小结9-10
• 第二章 电子选举方案的分析与研究10-22
• 2.1 电子选举方案的构成主体10-12
• 2.2 电子选举方案的安全要素12-13
• 2.3 电子选举方案的主要类型13-20
• 2.3.1 基于盲签名的电子选举13-14
• 2.3.2 基于秘密共享的电子选举14-16
• 2.3.3 基于Mix-net的电子选举16-17
• 2.3.4 基于同态加密的电子选举17-19
• 2.3.5 四类电子选举方案效率分析19-20
• 2.4 本章小结20-22
• 第三章 常见密码体制的同态性分析22-33
• 3.1 同态加密体制22-23
• 3.2 RSA公钥加密算法23-25
• 3.2.1 所用到数学定理23-24
• 3.2.2 大整数的因数分解困难问题24
• 3.2.3 RSA公钥加密算法的工作流程24-25
• 3.2.4 RSA公钥加密算法的同态性分析25
• 3.3 ELGamal公钥加密算法25-28
• 3.3.1 所用到数学定理25-26
• 3.3.2 椭圆曲线下的离散对数问题26
• 3.3.3 ELGamal公钥加密算法的工作流程26-27
• 3.3.4 ElGamal公钥加密算法的同态性分析27-28
• 3.4 Paillier公钥加密算法28-30
• 3.4.1 所用到数学定理28
• 3.4.2 判定n次剩余类的困难问题28-29
• 3.4.3 Paillier公钥加密算法的工作流程29
• 3.4.4 Paillier公钥加密算法的同态性分析29-30
• 3.5 同态加密体制效率分析30-32
• 3.6 本章小结32-33
• 第四章 基于同态实现多个候选人的电子选举方案33-42
• 4.1 方案概述33
• 4.2 方案流程33-37
• 4.2.1 方案初始化阶段33-35
• 4.2.2 投票人注册阶段35-36
• 4.2.3 生成选票阶段36
• 4.2.4 计票阶段36-37
• 4.3 方案安全性分析与效率分析37-41
• 4.3.1 方案安全性分析37-38
• 4.3.2 一个适合大规模的电子选举38-40
• 4.3.3 方案效率分析40-41
• 4.4 本章小结41-42
• 第五章 总结与展望42-44
• 5.1 全文总结42-43
• 5.2 展望43-44
• 参考文献44-47
• 攻读学位期间取得的研究成果47-48
• 致谢48-49

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本文编号：785893