Sichere virtuelle Wahlen: Mehrparteien-Berechnung von ordnungsbasierten Wahlregeln

Core Concepts

Unser Protokoll bietet perfekte Stimmgeheimhaltung, indem es nur die erforderlichen Ausgaben ausgibt, ohne dass andere Informationen über die abgegebenen Stimmzettel preisgegeben werden. Eine solche perfekte Geheimhaltung, die durch den Einsatz sicherer Mehrparteien-Berechnungstools erreicht wird, kann das Vertrauen der Wähler erhöhen und sie somit dazu ermutigen, gemäß ihren tatsächlichen Präferenzen abzustimmen.

Abstract

Der Artikel beschreibt ein sicheres Wahlprotokoll für Wahlen, die von ordnungsbasierten Wahlregeln wie Copeland und Maximin bestimmt werden. Das Protokoll bietet perfekte Stimmgeheimhaltung, indem es nur die erforderlichen Ergebnisse ausgibt, ohne andere Informationen über die abgegebenen Stimmzettel preiszugeben.
Das Protokoll hat zwei Phasen:

In der Wahlphase erstellt jeder Wähler seine Stimmzettelmatrix und verteilt geheime Anteile davon an die Wahlzähler. Die Wahlzähler überprüfen dann die Legalität jedes abgegebenen Stimmzettels, ohne ihn tatsächlich zu erhalten.

In der zweiten Phase berechnen die Wahlzähler die Wahlergebnisse, indem sie die geheimen Anteile der legalen Stimmzettel verwenden, ohne die tatsächlichen Stimmzettel zu erhalten. Dafür verwenden sie sichere Mehrparteien-Berechnungsprotokolle.

Das Protokoll ist leichtgewichtig und kann in virtuellen Wahlen leicht implementiert werden. Es bietet perfekte Sicherheit unter der Annahme einer ehrlichen Mehrheit der Wahlzähler.

Stats

Die Berechnung der Gewinner im Copeland-Wahlsystem erfordert weniger als 1,5M^2 Aufrufe des Vergleichsprotokolls.
Die Bestimmung der Gewinner im Maximin-Wahlsystem erfordert weniger als 1,5M^2 Aufrufe des Vergleichsprotokolls.

Quotes

"Unser Protokoll bietet perfekte Stimmgeheimhaltung, indem es nur die erforderlichen Ausgaben ausgibt, ohne dass andere Informationen über die abgegebenen Stimmzettel preisgegeben werden."
"Eine solche perfekte Geheimhaltung, die durch den Einsatz sicherer Mehrparteien-Berechnungstools erreicht wird, kann das Vertrauen der Wähler erhöhen und sie somit dazu ermutigen, gemäß ihren tatsächlichen Präferenzen abzustimmen."

Key Insights Distilled From

Towards Secure Virtual Elections

by Tamir Tassa,... at arxiv.org 03-22-2024

https://arxiv.org/pdf/2205.10580.pdf

Deeper Inquiries

Wie könnte man das vorgestellte Protokoll auf andere Wahlregeln wie Kemeny-Young oder Modal Ranking erweitern

Um das vorgestellte Protokoll auf andere Wahlregeln wie Kemeny-Young oder Modal Ranking zu erweitern, müssten spezifische Anpassungen vorgenommen werden. Für Kemeny-Young beispielsweise, das auf der Bestimmung einer globalen Rangliste basiert, müssten die Berechnungen und Validierungen entsprechend angepasst werden. Eine Möglichkeit wäre, die Schritte zur Validierung der Legalität der abgegebenen Stimmen und zur Berechnung der Endergebnisse gemäß den Regeln von Kemeny-Young zu modifizieren. Dies würde die Implementierung von spezifischen Sub-Protokollen erfordern, die die einzigartigen Anforderungen dieser Wahlregel erfüllen.
Für Modal Ranking, das auf der Bestimmung der am häufigsten bevorzugten Option basiert, müssten die Berechnungen und Vergleiche entsprechend angepasst werden. Es wäre notwendig, die Schritte zur Ermittlung der am häufigsten bevorzugten Optionen zu integrieren und sicherzustellen, dass die Sicherheitsprotokolle des Systems die spezifischen Anforderungen von Modal Ranking erfüllen.
Insgesamt erfordert die Erweiterung des Protokolls auf andere Wahlregeln eine detaillierte Analyse der spezifischen Regeln und Anforderungen jeder Regel, um sicherzustellen, dass das Protokoll korrekt angepasst und implementiert wird.

Welche zusätzlichen Sicherheitsmaßnahmen wären erforderlich, um das Protokoll gegen Angriffe von außen zu schützen

Zusätzliche Sicherheitsmaßnahmen, um das Protokoll gegen Angriffe von außen zu schützen, könnten verschiedene Aspekte umfassen. Eine wichtige Maßnahme wäre die Implementierung von robusten Authentifizierungs- und Verschlüsselungstechniken, um die Integrität der Kommunikation zwischen den Wählern und den Talliers zu gewährleisten. Dies könnte die Verwendung von digitalen Signaturen, Public-Key-Infrastrukturen und sicheren Übertragungsprotokollen umfassen.
Darüber hinaus wäre es wichtig, Mechanismen zur Erkennung und Abwehr von Denial-of-Service-Angriffen und anderen Cyberangriffen zu implementieren. Dies könnte die Überwachung des Netzwerkverkehrs, die Implementierung von Firewalls und Intrusion Detection Systems sowie regelmäßige Sicherheitsaudits umfassen.
Ein weiterer wichtiger Aspekt wäre die physische Sicherheit der Systeme, die das Protokoll ausführen. Dies könnte die Implementierung von Zugriffskontrollen, Überwachungssystemen und Sicherheitsrichtlinien für die physische Infrastruktur umfassen, um unbefugten Zugriff zu verhindern.
Insgesamt erfordert der Schutz des Protokolls vor externen Angriffen eine umfassende Sicherheitsstrategie, die technische, organisatorische und physische Sicherheitsmaßnahmen umfasst.

Wie könnte man die Verifizierbarkeitseigenschaften des Protokolls verbessern, damit Wähler die Korrektheit der Ergebnisse überprüfen können

Um die Verifizierbarkeitseigenschaften des Protokolls zu verbessern, damit Wähler die Korrektheit der Ergebnisse überprüfen können, könnten verschiedene Maßnahmen ergriffen werden. Eine Möglichkeit wäre die Implementierung eines transparenten und öffentlich zugänglichen Überprüfungsmechanismus, der es den Wählern ermöglicht, die Schritte des Protokolls nachzuvollziehen und die Berechnungen zu überprüfen.
Darüber hinaus könnte die Einführung von Verifizierungsprotokollen für die Wähler selbst in Betracht gezogen werden. Dies könnte die Bereitstellung von digitalen Signaturen für die abgegebenen Stimmen, die den Wählern ermöglichen, die Integrität ihrer Stimmen zu überprüfen, sowie die Bereitstellung von Überprüfungsmechanismen für die Endergebnisse umfassen.
Eine weitere Möglichkeit zur Verbesserung der Verifizierbarkeit könnte die Implementierung von Blockchain-Technologie sein, die eine transparente und unveränderliche Aufzeichnung aller Transaktionen und Berechnungen ermöglicht. Durch die Integration von Blockchain in das Protokoll könnten die Wähler die Korrektheit der Ergebnisse in Echtzeit überprüfen.
Insgesamt ist die Verbesserung der Verifizierbarkeitseigenschaften des Protokolls entscheidend, um das Vertrauen der Wähler in die Integrität des Wahlsystems zu stärken und sicherzustellen, dass die Ergebnisse korrekt und transparent sind.