1、簡介

　　電子投票是一類非常重要的密碼學協(xié)議，有著各種各樣的不同場景，研究不同場景下的電子投票方案是非常有意義的，比如說在一些投票中允許投票人在指定的候選人之外添加自定義的候選人進行投票，這就要求設計的電子投票，方案滿足可補名投票性質。

　　通常一個電子選舉系統(tǒng)包含如下參與方:投票人、候選人、監(jiān)票人、注冊機構和計票機構。為r保證選舉的公正與公平，避免舞弊現(xiàn)象的發(fā)生，電子選舉系統(tǒng)一般應該滿足以下安全性要求:資格審查、精確性、健壯性、保密性、公平性、可校驗性和無收據性。在本文中.我們基于LKim方案，筆耕文化推薦期刊，利用矢量選票編碼方式，并且在矢量選票中增加標志、位和自定義域，設計了一種既能保持無收據性又I可補名技票的電子選舉方案，該方案具有更好的安全性和實用性二

　　2、方囊描述

　　首先，方案中會用到在電子選舉和電子拍賣等眾多密碼學協(xié)議中大量使用的電子公告板。

　　其次，本方案基于的加密算法采用指數(shù)形式的EIGamal加密算法，描述如下:(1)參數(shù)選擇:選取大素數(shù)p滿足p-I有一個大的素因子q，g和f是模p整數(shù)乘法群的一個階為q的子群的兩個不同的生成元。在模p整數(shù)乘法群t隨機選取私鑰z，公鑰即為h=gzrIp，私鑰被一個(I，m)秘密分享方案拆分成m個私鑰份額，每個份額分發(fā)給對應的計票機構，公開對每個份額的承諾。(2)加密操作:選取模q整數(shù)環(huán)中的一個隨機數(shù)a，對消息x的力n密操作定義為E(x;a)=(ga，fxha)c(3)解密操作:解密時通過計算fxhaf(ga)z得到IJfx，然后通過窮舉搜索來恢復出x的值。

　　然后，本方案采用Schnorr身份認證協(xié)議來認證技票人，其參數(shù)選擇與上述加密算法類似。假定投票人在模q整數(shù)環(huán)中隨機選擇的私鑰是z，則投票人的公鑰為h=gzmodpc

　　最后我們介紹方案的選票編碼方式，這是本文設計重點。假設有C個指定的候選人，我們將選票編碼成一個C+I+I長的矢量.真中前面C個元素對應之前C個指定的候選人，第C+I元素對應補l名選票的候選人，最后l個元素對應補名選票候選人的身份信息。具體編碼方式如下:如果投票人想投C個指定的候選人中的某一

　　量元素編碼為0，矢量的最后1+1位也編碼為0;如果投票人想投某個補名選票，則將所有指定候選人對應的矢量元素編碼為0，矢量的第C+I位編碼為I，矢量的最后l位編碼為其選擇的補名候選人的身份信息(比特流)。當把所有的矢量選票按照其內部對應元素分別相加求和之后.得到的新的矢量的前c個元素就iE好對應了C個指定候選人的票數(shù)，而第C+I個元素就是所有補名候選人補名選票無效;反之，則統(tǒng)計補名候選人的身份信息出現(xiàn)次數(shù)與這個最大值.確定最終的獲勝者u

　　3、選舉過程

　　下面介紹具體的選舉過程。

　　(I)系統(tǒng)建立:這個階段包括投票人身份核實和計票機構系統(tǒng)建立兩個部分，過程如下:注冊機構在電子公告板上公布同定順序的候選人的列表。投票人都注冊機構處去注冊自己的身份和公鑰.注冊機構對投票人的身份進行核實.公布合法投票人的列表和相對!繭的公鑰川m個計票機構執(zhí)行門限EIGamal加密算法的密鑰生成算法，產生公鑰和私鑰份額，公鑰公布在電子公告板上.每個計票機構得到一個私鑰份額。隨機數(shù)發(fā)生器在電子公告板上公布它的簽名驗證密鑰}

　　(2)投票階段:這個階段包括投票和選票有效性證明兩個部分，過程如下:投票人從L個候選人中選擇K個指定的候選人，或者選擇補集中的另外的候選人，根據前面提供的矢量選票編碼方法建立一張矢量選票，其中前L+I個元素含有K個l和L-K+I個00投票人用計票機構的公鑰加密每一個元素，生成一張初始選票，這張選票發(fā)送給隨機數(shù)生成器。然后隨機數(shù)生成器對初始選票中的每一個加密元素進行重加密，得到一張最終選票，對最終選票的每一個元素，產生一個非交互式指定校驗者的重加密證明O證明每個元素都是對初始選票中對應元素的重加密。最后，隨機數(shù)發(fā)生器對最終選票簽名，將最終選票、簽名和指定校驗者的證明通過秘密信道發(fā)送給投票人c投票人校驗每一個重加密證明，如果都正確的話.投票人和隨機數(shù)發(fā)生器聯(lián)合產生選票有效性的證明，發(fā)布到電子公告板上c

　　(3)汁票階段:在投票階段完成以后，計一票機構檢驗公告板上的選票的有效性證明，標記所有有效的選票佇計票機構把所有有效選票中對應候選人的元素分別相乘，得到合并后的加密矢量選票，超過門限個數(shù)的計票機構使用門限解密的方法解密合并選票，得到每個候選人贏得的票數(shù)。

　　4、結語

　　本文設計了一個可補名投票的無收據電子投票方案，該方案在確保各種安全性要求的同時，能夠在選舉過程中允許投票人有效地添加白定義的候選人，具有更好的安全性和實用性。本文中使用的矢量選票編碼方式和添加標志位及自定義域的方法有普遍性.可以應用到其他需要這種場景的電子投票方案的設計中去。

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