Advances in cryptographic voting systems

Thesis (Ph. D.)--Massachusetts Institute of Technology, Dept. of Electrical Engineering and Computer Science, 2006.Includes bibliographical references (p. 241-254).Democracy depends on the proper administration of popular elections. Voters should receive assurance that their intent was correctly captured and that all eligible votes were correctly tallied. The election system as a whole should ensure that voter coercion is unlikely, even when voters are willing to be influenced. These conflicting requirements present a significant challenge: how can voters receive enough assurance to trust the election result, but not so much that they can prove to a potential coercer how they voted? This dissertation explores cryptographic techniques for implementing verifiable, secret-ballot elections. We present the power of cryptographic voting, in particular its ability to successfully achieve both verifiability and ballot secrecy, a combination that cannot be achieved by other means. We review a large portion of the literature on cryptographic voting. We propose three novel technical ideas: 1. a simple and inexpensive paper-base cryptographic voting system with some interesting advantages over existing techniques, 2. a theoretical model of incoercibility for human voters with their inherent limited computational ability, and a new ballot casting system that fits the new definition, and 3. a new theoretical construct for shuffling encrypted votes in full view of public observers.by Ben Adida.Ph.D

Secure multi party computations for electronic voting

Στην παρούσα εργασία, μελετούμε το πρόβλημα της ηλεκτρονικής ψηφοφορίας. Θεωρούμε ότι είναι έκφανση μιας γενικής διαδικασίας αποφάσεων που μπορεί να υλοποιηθεί μέσω υπολογισμών πολλαπλών οντοτήτων, οι οποίοι πρέπει να ικανοποιούν πολλές και αντικρουόμενες απαιτήσεις ασφαλείας. Έτσι μελετούμε σχετικές προσεγγίσεις οι οποίες βασιζονται σε κρυπτογραφικές τεχνικές, όπως τα ομομορφικά κρυπτοσυστήματα, τα δίκτυα μίξης και οι τυφλές υπογραφές. Αναλύουμε πώς προσφέρουν ακεραιότητα και ιδιωτικότητα (μυστικότητα) στην διαδικασία και την σχέση τους με την αποδοτικότητα. Εξετάζουμε τα είδη λειτουργιών κοινωνικής επιλογής που μπορούν να υποστηρίξουν και παρέχουμε δύο υλοποιήσεις. Επιπλέον ασχολούμαστε με την αντιμετώπιση ισχυρότερων αντιπάλων μη παρέχοντας αποδείξεις ψήφου ή προσφέροντας δυνατότητες αντίστασης στον εξαναγκασμό. Με βάση την τελευταία έννοια προτείνουμε μια τροποποίηση σε ένα ευρέως χρησιμοποιούμενο πρωτόκολλο. Τέλος μελετούμε δύο γνωστές υλοποιήσεις συστημάτων ηλεκτρονικής ψηφοφοριας το Helios και το Pret a Voter .In this thesis, we study the problem of electronic voting as a general decision making process that can be implemented using multi party computations, fulfilling strict and often conflicting security requirements. To this end, we review relevant cryptographic techniques and their combinations to form voting protocols. More specifically, we analyze schemes based on homomorphic cryptosystems, mixnets with proofs of shuffles and blind signatures. We analyze how they achieve integrity and privacy in the voting process, while keeping efficiency. We examine the types of social choice functions that can be supported by each protocol. We provide two proof of concept implementations. Moreover, we review ways to thwart stronger adversaries by adding receipt freeness and coercion resistance to voting systems. We build on the latter concept to propose a modification to a well known protocol. Finally, we study two actual e-Voting implementations namely Helios and Pret a Voter