Vulnerability analysis of three remote voting methods

This article analyses three methods of remote voting in an uncontrolled environment: postal voting, internet voting and hybrid voting. It breaks down the voting process into different stages and compares their vulnerabilities considering criteria that must be respected in any democratic vote: confidentiality, anonymity, transparency, vote unicity and authenticity. Whether for safety or reliability, each vulnerability is quantified by three parameters: size, visibility and difficulty to achieve. The study concludes that the automatisation of treatments combined with the dematerialisation of the objects used during an election tends to substitute visible vulnerabilities of a lesser magnitude by invisible and widespread vulnerabilities.Comment: 15 page

Improvements and New Constructions of Digital Signatures

Ein digitales Signaturverfahren, oft auch nur digitale Signatur genannt, ist ein wichtiger und nicht mehr wegzudenkender Baustein in der Kryptographie. Es stellt das digitale Äquivalent zur klassischen handschriftlichen Signatur dar und liefert darüber hinaus noch weitere wünschenswerte Eigenschaften. Mit solch einem Verfahren kann man einen öffentlichen und einen geheimen Schlüssel erzeugen. Der geheime Schlüssel dient zur Erstellung von Signaturen zu beliebigen Nachrichten. Diese können mit Hilfe des öffentlichen Schlüssels von jedem überprüft und somit verifiziert werden. Desweiteren fordert man, dass das Verfahren "sicher" sein soll. Dazu gibt es in der Literatur viele verschiedene Begriffe und Definitionen, je nachdem welche konkreten Vorstellungen beziehungsweise Anwendungsgebiete man hat. Vereinfacht gesagt, sollte es für einen Angreifer ohne Kenntnis des geheimen Schlüssels nicht möglich sein eine gültige Signatur zu einer beliebigen Nachricht zu fälschen. Ein sicheres Signaturverfahren kann somit verwendet werden um die folgenden Ziele zu realisieren: - Authentizität: Jeder Empfänger kann überprüfen, ob die Nachricht von einem bestimmten Absender kommt. - Integrität der Nachricht: Jeder Empfänger kann feststellen, ob die Nachricht bei der Übertragung verändert wurde. - Nicht-Abstreitbarkeit: Der Absender kann nicht abstreiten die Signatur erstellt zu haben. Damit ist der Einsatz von digitalen Signaturen für viele Anwendungen in der Praxis sehr wichtig. Überall da, wo es wichtig ist die Authentizität und Integrität einer Nachricht sicherzustellen, wie beim elektronischen Zahlungsverkehr, Softwareupdates oder digitalen Zertifikaten im Internet, kommen digitale Signaturen zum Einsatz. Aber auch für die kryptographische Theorie sind digitale Signaturen ein unverzichtbares Hilfsmittel. Sie ermöglichen zum Beispiel die Konstruktion von stark sicheren Verschlüsselungsverfahren. Eigener Beitrag: Wie bereits erwähnt gibt es unterschiedliche Sicherheitsbegriffe im Rahmen von digitalen Signaturen. Ein Standardbegriff von Sicherheit, der eine recht starke Form von Sicherheit beschreibt, wird in dieser Arbeit näher betrachtet. Die Konstruktion von Verfahren, die diese Form der Sicherheit erfüllen, ist ein vielschichtiges Forschungsthema. Dazu existieren unterschiedliche Strategien in unterschiedlichen Modellen. In dieser Arbeit konzentrieren wir uns daher auf folgende Punkte. - Ausgehend von vergleichsweise realistischen Annahmen konstruieren wir ein stark sicheres Signaturverfahren im sogenannten Standardmodell, welches das realistischste Modell für Sicherheitsbeweise darstellt. Unser Verfahren ist das bis dahin effizienteste Verfahren in seiner Kategorie. Es erstellt sehr kurze Signaturen und verwendet kurze Schlüssel, beides unverzichtbar für die Praxis. - Wir verbessern die Qualität eines Sicherheitsbeweises von einem verwandten Baustein, der identitätsbasierten Verschlüsselung. Dies hat unter anderem Auswirkung auf dessen Effizienz bezüglich der empfohlenen Schlüssellängen für den sicheren Einsatz in der Praxis. Da jedes identitätsbasierte Verschlüsselungsverfahren generisch in ein digitales Signaturverfahren umgewandelt werden kann ist dies auch im Kontext digitaler Signaturen interessant. - Wir betrachten Varianten von digitalen Signaturen mit zusätzlichen Eigenschaften, sogenannte aggregierbare Signaturverfahren. Diese ermöglichen es mehrere Signaturen effizient zu einer zusammenzufassen und dabei trotzdem alle zugehörigen verschiedenen Nachrichten zu verifizieren. Wir geben eine neue Konstruktion von solch einem aggregierbaren Signaturverfahren an, bei der das Verfahren eine Liste aller korrekt signierten Nachrichten in einer aggregierten Signatur ausgibt anstatt, wie bisher üblich, nur gültig oder ungültig. Wenn eine aggregierte Signatur aus vielen Einzelsignaturen besteht wird somit das erneute Berechnen und eventuell erneute Senden hinfällig und dadurch der Aufwand erheblich reduziert

NEW SECURE SOLUTIONS FOR PRIVACY AND ACCESS CONTROL IN HEALTH INFORMATION EXCHANGE

In the current digital age, almost every healthcare organization (HCO) has moved from storing patient health records on paper to storing them electronically. Health Information Exchange (HIE) is the ability to share (or transfer) patients’ health information between different HCOs while maintaining national security standards like the Health Insurance Portability and Accountability Act (HIPAA) of 1996. Over the past few years, research has been conducted to develop privacy and access control frameworks for HIE systems. The goal of this dissertation is to address the privacy and access control concerns by building practical and efficient HIE frameworks to secure the sharing of patients’ health information. The first solution allows secure HIE among different healthcare providers while focusing primarily on the privacy of patients’ information. It allows patients to authorize a certain type of health information to be retrieved, which helps prevent any unintentional leakage of information. The privacy solution also provides healthcare providers with the capability of mutual authentication and patient authentication. It also ensures the integrity and auditability of health information being exchanged. The security and performance study for the first protocol shows that it is efficient for the purpose of HIE and offers a high level of security for such exchanges. The second framework presents a new cloud-based protocol for access control to facilitate HIE across different HCOs, employing a trapdoor hash-based proxy signature in a novel manner to enable secure (authenticated and authorized) on-demand access to patient records. The proposed proxy signature-based scheme provides an explicit mechanism for patients to authorize the sharing of specific medical information with specific HCOs, which helps prevent any undesired or unintentional leakage of health information. The scheme also ensures that such authorizations are authentic with respect to both the HCOs and the patient. Moreover, the use of proxy signatures simplifies security auditing and the ability to obtain support for investigations by providing non-repudiation. Formal definitions, security specifications, and a detailed theoretical analysis, including correctness, security, and performance of both frameworks are provided which demonstrate the improvements upon other existing HIE systems

Adaptive Oblivious Transfer and Generalization

International audienceOblivious Transfer (OT) protocols were introduced in the seminal paper of Rabin, and allow a user to retrieve a given number of lines (usually one) in a database, without revealing which ones to the server. The server is ensured that only this given number of lines can be accessed per interaction, and so the others are protected; while the user is ensured that the server does not learn the numbers of the lines required. This primitive has a huge interest in practice, for example in secure multi-party computation, and directly echoes to Symmetrically Private Information Retrieval (SPIR). Recent Oblivious Transfer instantiations secure in the UC framework suf- fer from a drastic fallback. After the first query, there is no improvement on the global scheme complexity and so subsequent queries each have a global complexity of O(|DB|) meaning that there is no gain compared to running completely independent queries. In this paper, we propose a new protocol solving this issue, and allowing to have subsequent queries with a complexity of O(log(|DB|)), and prove the protocol security in the UC framework with adaptive corruptions and reliable erasures. As a second contribution, we show that the techniques we use for Obliv- ious Transfer can be generalized to a new framework we call Oblivi- ous Language-Based Envelope (OLBE). It is of practical interest since it seems more and more unrealistic to consider a database with uncontrolled access in access control scenarii. Our approach generalizes Oblivious Signature-Based Envelope, to handle more expressive credentials and requests from the user. Naturally, OLBE encompasses both OT and OSBE, but it also allows to achieve Oblivious Transfer with fine grain access over each line. For example, a user can access a line if and only if he possesses a certificate granting him access to such line. We show how to generically and efficiently instantiate such primitive, and prove them secure in the Universal Composability framework, with adaptive corruptions assuming reliable erasures. We provide the new UC ideal functionalities when needed, or we show that the existing ones fit in our new framework. The security of such designs allows to preserve both the secrecy of the database values and the user credentials. This symmetry allows to view our new approach as a generalization of the notion of Symmetrically PIR

Pseudonym systems

Thesis (S.M.)--Massachusetts Institute of Technology, Dept. of Electrical Engineering and Computer Science, 1999.Includes bibliographical references (p. 50-52).by Anna Lysyanskaya.S.M

Applying security features to GA4GH Phenopackets

Global Alliance for Genomic and Health has developed a standard file format called Phenopacket to improve the exchange of phenotypic information over the network. However, this standard does not implement any security mechanism, which allows an attacker to obtain sensitive information if he gets hold of it. This project aims to provide security features within the Phenopacket schema to ensure a secure exchange. To achieve this objective, it is necessary to understand the structure of the schema in order to classify which fields need to be protected. Once the schema has been designed, an investigation is conducted into which technologies are currently the most secure, leading to the implementation of three security mechanisms: digital signature, encryption, and hashing. To conclude, several verification tests are performed to ensure that both the creation of Phenopacket and the security measures applied have been correctly implemented, confirming that data exchange is possible without revealing any sensitive data