Հայաստանի ատենախոսությունների բաց մատչելիության պահոց = Open Access Repository of the Armenian Electronic Theses and Dissertations (Armenian ETD-OA) = Репозиторий диссертаций Армении открытого доступа

Էլեկտրոնային քվեարկության նոր համակարգերի մշակում և իրականացում

Ջիվանյան, Արամ Հարությունի (2013) Էլեկտրոնային քվեարկության նոր համակարգերի մշակում և իրականացում. PhD thesis, ՀՀ ԳԱԱ Ինֆորմատիկայի և ավտոմատացման պրոբլեմների ինստիտուտ.

[img]
Preview
PDF (Abstract)
Available under License Creative Commons Attribution.

Download (625Kb) | Preview

    Abstract

    ԱՄՆ-ի նախագահական ընտրությունների ժամանակ 2000թ-ին կիրառվեցին էլեկտրոնային քվեարկության հատուկ սարքեր(DRE մեքենաներ), որոնք ստեղծված էին հեշտացնելու քվեարկության պրոցեսը և ապահովելու ձայների արագ, ճշգրիտ հաշ-վարկ: Սակայն ընտրությունների ընթացքում գրանցվեցին բազմաթիվ թերություններ, ինչից հետո քվեարկության այդ համակարգերի հանդեպ վստահությունը կասկածի տակ դրվեց: ԱՄՆ առաջատար համալսարաններից երկուսի` Կալիֆոռնիայի Տեխնոլոգիական համալսարանի(CalTech) և Մասաչուսեթսի Տեխնոլոգիական համալսարանի(MIT) նախաձեռնությամբ հիմք դրվեց մի գիտահետազոտական նախա-գծի, որի նպատակն էր վերլուծել օգտագործված DRE մեքենաների անվտանգության բոլոր հատկանիշները, քվեների կեղծման կամ չգրանցման բոլոր հնարավորութ-յունները, ինչպես նաև քվեարկությունները էլեկտրոնային եղանակով անցկացնելու հե-ռանկարները: Արդյունքում հայտնաբերվեց, որ գոյություն ունեցող բոլոր էլեկտրոնային քվեարկության մեքենաները լայն հնարավորություն են տալիս տարբեր տիպի չարագործներին (չարագործ կարող է հանդիսանալ ծրագրային կոդը, ծրագրին միջամտող ինֆորմացիոն չարագործները, տվյալների պահոցի ադմինիստրատորները և այլն) փոխել գրանցված քվեները, մերժել ընտրողի քվեները և չգրանցել քվեաթերթիկները, կամ գրանցել հիսուն հազար քվե մի ընտրատեղամասում, որտեղ իրավասու ընտրողների թիվը հազար է: Եզրակացությունը մեկն էր` ընտրությունները դեռևս չի կարելի անցկացնել էլեկտրոնային եղանակով, քանի որ գոյություն ունեցող համակարգերը չեն բավարարում անհրաժեշտ անվտանգության հատկանիշներին: Այս հանգամանքը հիմք հանդիսացավ վերադառնալու J. Cohen-ի և M. J. Fischer-ի կողմից 1985թ-ին առաջարկված կրիպտոգրաֆիկ էլեկտրոնային քվեարկության տեսական ալգորիթմին, որը ընտրողին հնարավորություն էր տալիս հետևել իր քվեի ճիշտ գրանցմանը և հաշվարկին` միաժամանակ չբացահայտելով քվեի գաղտնիությունը: Ընտրություններում քվեների միաժամանակ վերահսկելիություն և գաղտնիություն ապահովելու հնարավորությունը առաջին անգամ ցույց է տրվել 1980թ-ի Chaum-ի կողմից: Նման համակարգերի նախագծման հիմքում ընկած է այն դատողությունը, որ էլեկտրոնային քվեարկությունների անվտանգությունը պետք է ապահովված լինի ոչ թե ֆիզիկական միջոցների` համակարգիչների կամ ծրագրային ապահովման անվտանգությամբ, այլ քվեարկության ընթացակարգի մաթեմատիկական հատկութ-յուններով: Այն պետք է թույլ տա բացահայտել քվեների հետ տեղի ունեցած ցանկացած կեղծիք կամ քվեների հաշվարկի հետ կապված ցանկացած անճշտություն: Այժմ գոյություն ունեն կրիպտոգրաֆիկ քվեարկության հարյուրավոր ընթացակարգեր, որոնք այս կամ այն չափով ապահովում են այդ երկու հիմնական հատկությունները` ընտրությունների վերահսկելիությունը և քվեների գաղտնիության պահպանումը: Այդ ընթացակարգերի մեծամասնությունը, Cohen-ի և M. J. Fischer-ի ընթացակարգի նմանությամբ, ընտրողից պահանջում է քվեարկության ընթացքում ինքնուրույն կատարել բարդ կրիպտոգրաֆիկ գործողություններ, ինչը համակարգը դարձնում է ոչ կիրառելի: Որոշ կրիպտոգրաֆիկ համակարգեր հիմնված են հատուկ թղթե քվեաթերթիկների վրա, ինչը համակարգը խոցելի է դարձնում մի շարք հարձակումների նկատմամբ, մասնավորապես, հնարավոր է դառնում շղթայական քվեարկությունների կազմակերպում: Նորվեգիայում 2011թ-ին կիրառվեց էլեկտրոնա յին քվեարկության համակարգ, որը ընձեռում էր քվեների գրանցման և ձայների հաշվարկի բացարձակ վերահսկելիության մեխանիզմ, սակայն ընտրողին տրամադրված անդորրագրերի շնորհիվ թույլ էր տալիս բացահայտել ընտրողի քվեն: Էլեկտրոնային քվեարկության համակարգ կիրառվել է նաև Հայաստանում 2012թ-ին, որը սակայն չէր ապահովում ընտրությունների վերահսկելիություն: Արդյունքում պարզ է դառնում նոր կրիպտոգրաֆիկ էլեկտրոնային քվեարկության համակարգի մշակման անհրաժեշտությունը, որը հնարավորություն կտա վերահսկելիություն սահ-մանել ընտրողի քվեի գրանցման, չփոփոխման և ճշգրիտ հաշվարկի վրա: Համակարգը պետք է ապահովի քվեի գաղտնիությունը ընտրությունների ողջ ընթացքում և հետո, այն չպետք է հիմնված լինի թղթե քվեաթերթիկների վրա և միաժամանակ պետք է կիրառելի լինի օգտագործողի տեսակետից: Более 20 лет проводятся научно-исследовательские работы по созданию криптографических систем электронного голосования, с помощью которых станет возможным проводить свободные выборы без возможных фальсификаций. Доверие к выборам, осуществляемым посредством таких систем, должно основываться не на безопасности этих систем, а на математических свойств протокола выборов, которая лежит в основе этих систем. Протокол должен иметь такие математические свойства, которые дадут возможность при помощи специальных проверок выявлять нарушения на любом этапе процесса выборов. В то же время протокол не должен в какой-то момент даты возможность раскрывать тайный голос избирателя. Первую такую процедуру, позволяющую реализовать контролируемые выборы, вне зависимости от безопасности используемых устройств, была предложена известным криптографером Chaum-ом. После этого было создано множество криптографических систем голосования. В таких системах, чтобы сохранить секретность голосов, в основном использовалось два типа криптографических подходов. Первое – это придавание анонимности бюллетеням с помощью MIX–сетей. Второе–агрегатный подсчет голосов при помощи гомоморфных криптографических систем. Криптографические системы реально в выборах начали использоваться недавно, и таких примеров немного. Особенно характерно использование системы Scantegrity на выборах в городе Takoma Park в 2009 году, где были использованы специальные бумаж-ные бюллетени, а придача анонимности голосам и подсчет производился с помощью криптографических методов. Одной из самых развитых систем на сегодняшний день является система Pret-A-Voter, которая будет использована на выборах в штате Виктория, в Австралии. Обе системы используют бумажные бюллетени, полученные при помощи специальных криптографических методов, которые позволяют избирателю после выборов проверить, не подвергался ли его голос фальсификации. Однако факт использования бумажных бюллетеней уже дает возможность проведения различных нападений, с помощью которых удасться изменить результаты выборов. Еще одной из самых развитых систем электронных выборов является использованная в 2011 году в Норвегии система, которая не использует бумажных бюллетеней, но в то же время обеспечивает общий контроль над выборами. Этот контроль становится возможным с помощью специальных квитанций, которые выдаются избирателю после выборов, однако в то же время с помощью этой квитанции появляется возможность раскрыть голос избирателя, то есть эта система не обеспечивает полной секретности. Существуют также много других систем, которые представляют собой большой теоретический интерес, однако не нашли своего применения ввиду своей неэффективности или непрактичности. Приведенный выше анализ показывает актуальность задачи разработки нового криптографического протокола электронних голосований, который обеспечивает полную секретность голоса и дает общий контроль над избирательним процессом. For more than twenty years of scientific research work has been carried out for developing cryptographic e-voting systems, which will enable to hold fair elections without cheating. The trust on such systems must be based not on the machines which are running the system, but on the mathematical properties of the underlying voting protocol. It is considered that all voting machines, which are used during elections, are non-trusted, and the voting protocol must mathematically ensure that any cheating appeared at any step of election process will be discovered after appropriate checks. The first protocol, which had shown theoretically the possibility of holding verifiable and secure elections, was proposed by D. Chaum at 1980. Since than hundreds of different voting protocols were invented by researchers, which all are trying to guaranty the necessary security and secrecy properties of voting. The vote secrecy in cryptographic voting system can be ensured by two different cryptographic methods: The first method is to anonyme all ballots with help of secure Mix Networks. The second approach is to compute all votes in aggregated manner with help of homomorphic encryption schemes. The cryptographic voting systems have started to be used in real-life large scale elections only recently and there are only a few examples of success stories. Among them it is worth mentioning the elections of Takoma Park City in USA, where the cryptographic voting system called ScantegrityII had been used. ScantegrityII uses special paper ballots, on which the voter marks his/her choice with special pen. A special invisible code printed on the ballot is revealed on the ballot after marking it with special pen. The voter can rewrite the code on special part of ballot and take the part with himself out of polling station as a receipt. The receipt allows the voter to verify the consistency of his/her vote after voting. The next system in the list of modern most advanced voting systems is the Pret-A-Voter system developed by Peter Ryan. It is going to be used in the Victoria State Elections in Australia at 2014. Pret-A-Voter is also based on special paper ballots, but the anonymization and the tabulation of votes is done with help of mix networks. However all voting systems, which are using paper ballots, are vulnerable to some kind of attacks, which can break the election integrity. One of the most critical attacks against paper ballot based voting system is the chain-voting attack, and both Scan¬te¬grity and Pret-A-Voter are vulnerable against that attack. The next advanced e-voting system worth mentioning was used in Norway 2011 governmental elections. The system does not require paper ballots and the same time provides universal verifiability of elections. After casting the vote special secret receipts are given to voter which helps the voter to verify that his vote was casted by intrusted voting computer as intended by voter and was recorded in the database as was casted. The Norwegian voting system also uses mix networks for ballot anonymization. However this system does not provide receipt-freeness, which means that the voter’s receipts can violate the secrecy of his vote. This is serious breakdown of the system’s security. There exists also number of voting systems not mentioned above which all have great theoretical importance but are far from being practical in order to be used during large-scale elections. The above discussion demonstrates the urgency of the task of developing new cryptographic e-voting protocol, which provides fully secrecy of the votes and universal verifiability of election process.The purpose of this work is to design a new e-voting protocol, which.

    Item Type: Thesis (PhD)
    Additional Information: Разработка и реализация новых систем электронных голосований. Design and development of new e-voting systems.
    Uncontrolled Keywords: Дживанян Арам Арутюнович, Jivanyan Aram
    Subjects: Informatics and Computer Systems
    Divisions: UNSPECIFIED
    Depositing User: NLA Circ. Dpt.
    Date Deposited: 24 Sep 2016 13:07
    Last Modified: 03 Nov 2016 16:38
    URI: http://etd.asj-oa.am/id/eprint/3480

    Actions (login required)

    View Item