基于同态加密的电子评分系统的研究与实现

发布时间：2020-11-01 23:49

　　 随着全球民主化进程的推进,投票、评分作为民主社会选举中的一项重要内容,受到广泛关注。传统的投票、评分方式采用纸质选票,选举限制在特定的时间段、特定的地点进行,并消耗大量人力物力,还会由于人工因素的失误导致投票、评分结果不可信,甚至失败。电子选举以密码学为基础,在保障安全的同时,速度更快、结果更准确。最常用的选举方式是电子投票系统,Paillier加密算法的同态性可以有效避免在计票环节对选票进行的舞弊操作,同时能够大幅度提高计票环节的效率。但主流的电子投票方案存在决策单一、结果不精确等不足,致使其不能充分体现决策的民主性、精确性。传统的Paillier加密算法只需进行一次幂运算,符合电子评分系统的效率要求;评分必然涉及求平均值等运算,但因其加密范围局限于整数,无法满足现阶段民主测评要求的精确度。为解决上述问题,本文对同态加密开展研究,实现了基于同态加密的电子评分系统。该系统通过“大整数”化操作将传统的基于整数的Paillier加密方案扩展至实数范围,实现满足同态性的电子评分功能,将民主决策结果精确化。与此同时,为保障用户安全,借助Horner法则设计了更加安全且计算量小的用户与服务器间的双向身份认证策略,在登录过程中提升用户和系统通信的安全性。最后,在多个不同领域的用户评分数据集上将本系统与“基于同态加密策略的电子选举系统”就加解密时间、运算时间等方面进行对比实验;并与“移动终端投票系统”就认证过程中Hash运算时间进行比较。实验结果表明,本系统在电子选举领域内有效提升了决策精度,缩短了运算时间,具有较高的安全性,是一种更适合民主决策的电子评分方案。为构建具有应用价值、安全性更高的电子评分系统,本文首先研究电子评分系统的构成,根据用户需求分析得出了系统的功能性需求与非功能性需求,之后对系统功能进行了概要设计与详细设计。在安全性设计方面,本文提出了两个改进算法,通过使用基于实数的Paillier同态加密算法避免了电子评分系统在传输过程中暴露明文的可能,并借助双向身份认证技术实现了用户与服务器之间的双向互连认证,从而实现了一个安全性更高、适用范围更广的电子评分系统,为政府、企业在进行民主决策时收集意见提供了便利,节省了成本,大大缩短了民主决策的时间。
【学位单位】：辽宁大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：D034.4;TP309.7
【部分图文】：

图 3-5 系统总体框架图户通过本地浏览器连接系统，通过可视化的操作界面实现对系统辑层的关注点主要集中在系统业务规则的制定、业务流程的实现计。数据实体层保存用户存储于数据库中的实体对象，包括用户息、评分信息等。最后通过数据访问层实现对数据库中数据的访作。 功能设计过分析用户的需求，按功能将系统划分成不同的模块。本系统整端和服务器端，系统的功能模块图如图 3-6 所示。用户在浏览器端分操作，并查看投票、评分结果；服务器端对投票、评分及用户。浏览器端在向服务器端传输数据前对数据进行同态加密，以密至服务器端；当服务器端收到各个用户的投票、评分密文数据后

第 3 章 系统分析与设计3.4.2 数据库存储结构设计在 E-R 图的基础上，设计出本系统的关系模式，进而存储于关系型数据库中。根据上述实体之间联系分析，将整体 E-R 图转换成 MySQL 支持的关系图如图 3-12 所示。主要数据表及其重要字段如表 3-1 至 3-7 所示。

第 4 章 系统关键技术M：16.0GBsk：1TB集出处：http://dataju.cn/Dataju/web/datasetInstanceDetail/208http://dataju.cn/Dataju/web/datasetInstanceDetail/451http://dataju.cn/Dataju/web/datasetInstanceDetail/226比实验本方案实验结果对比钥长度相同时，通过使用不同位数的实数明文对本方案进行如图 4-3、4-4 所示。其中“DtoI 时间”是指实数数据在进化”时间，“ItoD 时间”是“大整数化”后的运算结果恢复。其中，加法、乘法、DtoI、ItoD 运算时间单位均为微秒级时间单位均为毫秒级别。
【参考文献】

相关期刊论文 前7条

1 罗芬芬;林昌露;张胜元;刘忆宁;;基于FOO投票协议的无收据电子投票方案[J];计算机科学;2015年08期

2 崔久强;徐祺;;移动互联网身份认证技术研究[J];信息安全与技术;2015年07期

3 李蓓;;基于同态加密策略的电子选举系统[J];计算机应用;2015年S1期

4 陈智罡;王箭;宋新霞;;全同态加密研究[J];计算机应用研究;2014年06期

5 沈昌祥;张焕国;冯登国;曹珍富;黄继武;;信息安全综述[J];中国科学(E辑:信息科学);2007年02期

6 向广利,陈莘萌,马捷,张俊红;实数范围上的同态加密机制[J];计算机工程与应用;2005年20期

7 陈晓峰,王继林,王育民;基于半信任模型的无收据的电子投票[J];计算机学报;2003年05期

相关博士学位论文 前1条

1 周晓斌;电子政务电子认证关键技术研究[D];华南理工大学;2012年

相关硕士学位论文 前10条

1 朱文晶;金融服务区块链应用场景及其案例分析[D];暨南大学;2018年

2 吴美;安全多方计算在保密电子投票系统中的研究与应用[D];北京交通大学;2018年

3 吴宸;LWE同态加密算法在电子投票系统中的应用[D];华南理工大学;2018年

4 李仁杰;全同态加密的电子投票系统设计与实现[D];重庆大学;2017年

5 王永恒;基于全同态加密技术的电子投票系统的设计与实现[D];中国科学院大学(中国科学院重庆绿色智能技术研究院);2017年

6 李程慧;电子投票系统中新的mix-net方案设计[D];浙江师范大学;2014年

7 胡美达;移动终端投票系统的设计与实现[D];河北农业大学;2014年

8 于晓晨;一种动态口令身份认证方案的设计与实现[D];大连理工大学;2014年

9 王超;基于SSH构架的移动两网电子投票系统设计[D];电子科技大学;2010年

10 杨宇;基于PKI身份认证系统的研究和实现[D];电子科技大学;2009年

本文编号：2866274