基于同态实现多候选人的电子选举方案的研究

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。

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第一章绪论

1.1 课题的研究背景和意义

1.2 论文的组织结构及主要工作

1.3 本章小结

第二章电子选举方案的分析与研究

2.1 电子选举方案的构成主体

2.2 电子选举方案的安全要素

2.3 电子选举方案的主要类型

2.4 本章小结

第三章常见密码体制的同态性分析

3.1 同态加密体制

3.2 RSA公钥加密算法

3.3 ELGamal公钥加密算法

3.4 Paillier公钥加密算法

3.5 同态加密体制效率分析

3.6 本章小结

第四章基于同态实现多个候选人的电子选举方案

4.1 方案概述

4.2 方案流程

4.3 方案安全性分析与效率分析

4.4 本章小结

第五章总结与展望

5.1 全文总结

5.2 展望

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢

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