Verifiable Random Oracles

Ziel dieser Arbeit ist es, Random Oracle zu instanziieren, ohne dabei Sicherheit zu verlieren, die im Random Oracle Modell bewiesen wurde. Das dies mit Funktionsfamilien nicht geht ist eine wohl bekannte Aussage, die zuerst von Halevi et al. (IACR’1998) gezeigt wurde. Wir werden aus diesem Grund auf Interaktion zurückgreifen, aber versuchen, den erzeugten Overhead möglichst zu reduzieren. Um möglichst wenig zu Interagieren führen wir ein neues ideales Modell mit Namen Verifiable Random Oracle ein. Dieses Modell bietet zusätzlich zum Random Oracle ein Verifikations-Orakel, welches bei Eingabe (x, h) 1 ausgibt, falls RO(x) = h und anderenfalls 0. Wir stellen danach zwei konkrete Instanziierungen für Verifiable Random Oracle vor, von denen eine keine vertrauenswürdige Party benötigt. Zusätzlich reduzieren wir den Netzwerk-Overhead (also die Gesamtgröße der verwendeten Nachrichten). Wenn wir unsere Instanziierungen zusammen mit der Fiat-Shamir Transformation verwen- den, bleibt die Simulation-Soundness Extractability Eigenschaft erhalten. Der Beweiser der Fiat-Shamir Transformation verliert leider seine nicht-Interaktivität. Der Verifizierer bleibt jedoch Nicht-interaktiv, da die Instanziierungen des Verifikations-Orakels nicht-interaktiv sind. Die Beweise für diese Behauptungen bilden einen signifikanten Teil dieser Arbeit

Formal Property-Oriented Design of Voting Rules Using Composable Modules

Voting rules aggregate multiple individual preferences in order to make a collective decision. Commonly, these mechanisms are expected to respect a multitude of different notions of fairness and reliability, which must be carefully balanced to avoid inconsistencies. We present an approach for the sound and flexible design of voting rules from composable modules. Formal composition rules guarantee social choice properties from properties of the individual components. The approach can be applied to many voting rules from the literature

Verified Construction of Fair Voting Rules

Voting rules aggregate multiple individual preferences in order to make collective decisions. Commonly, these mechanisms are expected to respect a multitude of different fairness and reliability properties, e.g., to ensure that each voter\u27s ballot accounts for the same proportion of the elected alternatives, or that a voter cannot change the election outcome in her favor by insincerely filling out her ballot. However, no voting rule is fair in all respects, and trade-off attempts between such properties often bring out inconsistencies, which makes the construction of arguably practical and fair voting rules non-trivial and error-prone. In this paper, we present a formal and systematic approach for the flexible and verified construction of voting rules from composable core modules to respect such properties by construction. Formal composition rules guarantee resulting properties from properties of the individual components, which are of generic nature to be reused for various voting rules. We provide a prototypical logic-based implementation with proofs for a selected set of structures and composition rules within the theorem prover Isabelle/HOL. The approach can be readily extended in order to support many voting rules from the literature by extending the set of basic modules and composition rules. We exemplarily construct the well-known voting rule sequential majority comparison (SMC) from simple generic modules, and automatically produce a formal proof that SMC satisfies the fairness property monotonicity. Monotonicity is a well-known social-choice property that is easily violated by voting rules in practice