Scientific and analytical journal «Vestnik Saint-Petersburg university of State fire service of EMERCOM of Russia» Scientific and analytical journal «Vestnik Saint-Petersburg university of State fire service of EMERCOM of Russia» Научно-аналитический журнал "Вестник Санкт-Петербургского университета ГПС МЧС России" 2218-130X 65959 ИНФОРМАТИКА, ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА И УПРАВЛЕНИЕ INFORMATICS, COMPUTER ENGINEERING AND CONTROL ИНФОРМАТИКА, ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА И УПРАВЛЕНИЕ MODEL AND PROTOCOL OF A PROMISING SYSTEM OF REMOTE ELECTRONIC VOTING FOR THE REPUBLIC OF IRAQ BASED ON HOMOMORPHOUS ENCRYPTION МОДЕЛЬ И ПРОТОКОЛ ПЕРСПЕКТИВНОЙ СИСТЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО ЭЛЕКТРОННОГО ГОЛОСОВАНИЯ ДЛЯ РЕСПУБЛИКИ ИРАК НА ОСНОВЕ ГОМОМОРФНОГО ШИФРОВАНИЯ Салман Васан Давуд Salman Vasan Davud salman.vd@sut.ru Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций имени проф. М. А. Бонч-Бруевича The Bonch-Bruevich Saint-Petersburg State University of Telecommunications 07 07 2023 07 07 2023 2023 2 91 111 18 05 2023 29 05 2023 https://journals.igps.ru/en/nauka/article/65959/view

Описана существующая система голосования в Республике Ирак, которая использовалась на выборах 2021 г., отмечены присущие ей угрозы и недостатки. Проанализированы принципы построения современных систем дистанционного электронного голосования. Сформированы требования к безопасности системы дистанционного электронного голосования. Разработана модель и протокол перспективной системы дистанционного электронного голосования Ирака, основанной на гомоморфном шифровании с распределенным дешифрованием, которая учитывает особенности избирательной системы республики. Проанализированы наиболее вероятные угрозы информационной безопасности в этой системе и способы их предотвращения. Разработан демонстрационный макет модели дистанционного электронного голосования. Сделан вывод, что предлагаемый протокол отвечает требованиям безопасности системы голосования: обеспечивается тайна голосования и анонимность голосующего; аутентификация избирателя; уникальность и точность голосования; подтверждение голосования.

The existing voting system in the Republic of Iraq, which was used in the 2021 elections, is described, its inherent threats and shortcomings are noted. The principles of building modern systems of remote electronic voting are analyzed. The requirements for the security of the remote electronic voting system have been formed. A model and protocol for a promising system of remote electronic voting in Iraq based on homomorphic encryption with distributed decryption, which takes into account the features of the electoral system of the republic, has been developed. Analyzed the most likely threats to information security in this system and ways to prevent them. A demonstration layout of the remote electronic voting model has been developed. It is concluded that the proposed protocol meets the security requirements of the voting system: the secrecy of the vote and the anonymity of the voter are ensured; voter authentication; uniqueness and accuracy of voting; vote confirmation.

 дистанционное электронное голосование выборы в Ираке криптосистема Эль-Гамаля микс-сети слепая подпись гомоморфное шифрование с распределенным ключом remote electronic voting elections in Iraq ElGamal cryptosystem mix networks blind signature distributed key homomorphic encryption

Singh A., Ramakanth Kumar P., Cholli N.G. Empowering E-governance with E-voting // Indones. J. Electr. Eng. Comput. Sci. 2018. Vol. 12. № 3. P. 1081-1086. Singh A., Ramakanth Kumar P., Cholli N.G. Empowering E-governance with E-voting // Indones. J. Electr. Eng. Comput. Sci. 2018. Vol. 12. № 3. P. 1081-1086. Schneider A., Meter C., Hagemeister P. Survey on remote electronic voting // arXiv. 2017. P. 10. Schneider A., Meter C., Hagemeister P. Survey on remote electronic voting // arXiv. 2017. P. 10. Hussien H., Aboelnaga H. Design of a secured e-voting system // International Conference on Computer Applications Technology, ICCAT 2013. 2013. P. 5. Hussien H., Aboelnaga H. Design of a secured e-voting system // International Conference on Computer Applications Technology, ICCAT 2013. 2013. P. 5. Official gazzete of iraq. Iraqi Council of Representatives elections law // Al-Waqai Al-iraqiyya. 2020. P. 37. Official gazzete of iraq. Iraqi Council of Representatives elections law // Al-Waqai Al-iraqiyya. 2020. P. 37. Chalabi M.H. E-voting framework for elections in iraq. 2014. P.135. Chalabi M.H. E-voting framework for elections in iraq. 2014. P.135. Official gazzete of iraq. Independent High Electoral Commission law // Al-Waqai Al-iraqiyya. baghdad. 2019. P. 6. Official gazzete of iraq. Independent High Electoral Commission law // Al-Waqai Al-iraqiyya. baghdad, 2019. P. 6. Chaum D.L. Untraceable Electronic Mail, Return Addresses, and Digital Pseudonyms // Commun. ACM. 1981. Vol. 24. № 2. P. 84-90. Chaum D.L. Untraceable Electronic Mail, Return Addresses, and Digital Pseudonyms // Commun. ACM. 1981. Vol. 24. № 2. P. 84-90. Mateu V., Miret J.M., Sebé F. A hybrid approach to vector-based homomorphic tallying remote voting // Int. J. Inf. Secur. Springer Berlin Heidelberg, 2016. P. 211-221. Mateu V., Miret J.M., Sebé F. A hybrid approach to vector-based homomorphic tallying remote voting // Int. J. Inf. Secur. Springer Berlin Heidelberg, 2016. P. 211-221. Furukawa J., Mori K., Sako K. An implementation of a mix-net based network voting scheme and its use in a private organization // Lect. Notes Comput. Sci. (including Subser. Lect. Notes Artif. Intell. Lect. Notes Bioinformatics). 2010. Vol. 6000 LNCS. P. 141-154. Furukawa J., Mori K., Sako K. An implementation of a mix-net based network voting scheme and its use in a private organization // Lect. Notes Comput. Sci. (including Subser. Lect. Notes Artif. Intell. Lect. Notes Bioinformatics). 2010. Vol. 6000 LNCS. P. 141-154. Park C., Itoh K., Kurosawa K. Efficient anonymous channel and all/nothing election scheme // Lect. Notes Comput. Sci. (including Subser. Lect. Notes Artif. Intell. Lect. Notes Bioinformatics). 1994. Vol. 765 LNCS. P. 248-259. Park C., Itoh K., Kurosawa K. Efficient anonymous channel and all/nothing election scheme // Lect. Notes Comput. Sci. (including Subser. Lect. Notes Artif. Intell. Lect. Notes Bioinformatics). 1994. Vol. 765 LNCS. P. 248-259. Peng K. An efficient shuffling based eVoting scheme // J. Syst. Softw. Elsevier Inc., 2011. Vol. 84. № 6. P. 906-922. Peng K. An efficient shuffling based eVoting scheme // J. Syst. Softw. Elsevier Inc., 2011. Vol. 84. № 6. P. 906-922. Elgamal T. A Public Key Cryptosystem and a Signature Scheme Based on Discrete Logarithms // IEEE Trans. Inf. Theory. 1985. Vol. 31. № 4. P. 469-472. Elgamal T. A Public Key Cryptosystem and a Signature Scheme Based on Discrete Logarithms // IEEE Trans. Inf. Theory. 1985. Vol. 31. № 4. P. 469-472. Fujioka A., Okamoto T., Ohta K. A practical secret voting scheme for large scale elections // Lect. Notes Comput. Sci. (including Subser. Lect. Notes Artif. Intell. Lect. Notes Bioinformatics). 1993. Vol. 718 LNCS. P. 245-251. Fujioka A., Okamoto T., Ohta K. A practical secret voting scheme for large scale elections // Lect. Notes Comput. Sci. (including Subser. Lect. Notes Artif. Intell. Lect. Notes Bioinformatics). 1993. Vol. 718 LNCS. P. 245-251. Secure E-voting with blind signature / S. Ibrahim [et al.] // 4th Natl. Conf. Telecommun. Technol. NCTT 2003 - Proc. 2003. P. 193-197. Secure E-voting with blind signature / S. Ibrahim [et al.] // 4th Natl. Conf. Telecommun. Technol. NCTT 2003 - Proc. 2003. P. 193-197. Rivest R.L., Shamir A., Adleman L. A Method for Obtaining Digital Signatures and Public- Key Cryptosystems // Commun. ACM. 1978. Vol. 21. № 2. P. 120-126. Rivest R.L., Shamir A., Adleman L. A Method for Obtaining Digital Signatures and Public- Key Cryptosystems // Commun. ACM. 1978. Vol. 21. № 2. P. 120-126. Криптографические методы обеспечения конфиденциальности электронных выборов / Е.Н. Сергиенко [и др.] // Проблемы информатики в образовании, управлении, экономике и технике: сб. статей XVII Междунар. науч.-техн. конф. Пенза: ПДЗ. 2017. P. 51-56. Kriptograficheskie metody obespecheniya konfidencial'nosti elektronnyh vyborov / E.N. Sergienko [i dr.] // Problemy informatiki v obrazovanii, upravlenii, ekonomike i tekhnike: sb. statej XVII Mezhdunar. nauch.-tekhn. konf. Penza: PDZ. 2017. P. 51-56. Provotum: A Blockchain-based and End-to-end Verifiable Remote Electronic Voting System / C. Killer [et al.] // Proc. - Conf. Local Comput. Networks, LCN. 2020. Vol. 2020-Novem. P. 172-183. Provotum: A Blockchain-based and End-to-end Verifiable Remote Electronic Voting System / C. Killer [et al.] // Proc. - Conf. Local Comput. Networks, LCN. 2020. Vol. 2020-Novem. P. 172-183. Practical Multi-Candidate Election System / O. Baudron [et al.] // Proc. Twent. Annu. ACM Symp. Princ. Distrib. Comput. 2001. Practical Multi-Candidate Election System / O. Baudron [et al.] // Proc. Twent. Annu. ACM Symp. Princ. Distrib. Comput. 2001. Zissis D. Technologies and Methodologies for Designing Secure Electronic Voting Information Systems. 2011. P. 257. Zissis D. Technologies and Methodologies for Designing Secure Electronic Voting Information Systems. 2011. P. 257. Салман В.Д. Анализ гомоморфных криптосистем Бенало и Пэйе для построения системы электронного голосования // Труды учебных заведений связи. 2021. Vol. 7. № 2. P. 8. Salman V.D. Analiz gomomorfnyh kriptosistem Benalo i Peje dlya postroeniya sistemy elektronnogo golosovaniya // Trudy uchebnyh zavedenij svyazi. 2021. Vol. 7. № 2. P. 8. Яковлев В.А., Салман В.Д., Шевцов Д.С. Исследование системы электронного голосования на основе гомоморфного шифрования с распределенным дешифрованием // Защищенные системы связи. 2022. Vol. 2. P. 10. Yakovlev V.A., Salman V.D., Shevcov D.S. Issledovanie sistemy elektronnogo golosovaniya na osnove gomomorfnogo shifrovaniya s raspredelennym deshifrovaniem // Zashchishchennye sistemy svyazi. 2022. Vol. 2. P. 10. Kefa Rabah. Elliptic Curve ElGamal Encryption and Signature Schemes // Inf. Technol. J. 2005. Vol. 4. № 3. P. 299-306. Kefa Rabah. Elliptic Curve ElGamal Encryption and Signature Schemes // Inf. Technol. J. 2005. Vol. 4. № 3. P. 299-306. Caelli W.J., Dawson E.P., Rea S.A. PKI, elliptic curve cryptography, and digital signatures // Comput. Secur. 1999. Vol. 18. № 1. P. 47-66. Caelli W.J., Dawson E.P., Rea S.A. PKI, elliptic curve cryptography, and digital signatures // Comput. Secur. 1999. Vol. 18. № 1. P. 47-66. Ordonez A.J., Gerardo B.D., Medina R.P. Digital signature with multiple signatories based on modified ElGamal Cryptosystem // Proc. 2018 5th Int. Conf. Bus. Ind. Res. Smart Technol. Next Gener. Information, Eng. Bus. Soc. Sci. ICBIR 2018. IEEE, 2018. P. 89-94. Ordonez A.J., Gerardo B.D., Medina R.P. Digital signature with multiple signatories based on modified ElGamal Cryptosystem // Proc. 2018 5th Int. Conf. Bus. Ind. Res. Smart Technol. Next Gener. Information, Eng. Bus. Soc. Sci. ICBIR 2018. IEEE, 2018. P. 89-94. Czeslaw K. A new approach to the elgamal encryption scheme // Int. J. Appl. Math. Comput. Sci. 2004. Vol. 14. № 2. P. 265-267. Czeslaw K. A new approach to the elgamal encryption scheme // Int. J. Appl. Math. Comput. Sci. 2004. Vol. 14. № 2. P. 265-267. Cramer R., Gennaro R., Schoenmakers B. A secure and optimally efficient multi- authority election scheme // Lect. Notes Comput. Sci. (including Subser. Lect. Notes Artif. Intell. Lect. Notes Bioinformatics). 1997. Vol. 1233. P. 103-118. Cramer R., Gennaro R., Schoenmakers B. A secure and optimally efficient multi- authority election scheme // Lect. Notes Comput. Sci. (including Subser. Lect. Notes Artif. Intell. Lect. Notes Bioinformatics). 1997. Vol. 1233. P. 103-118. Салман В.Д., Яковлев В.А. Методы защиты от угрозы неправильного заполнения избирательного бюллетеня в системе дистанционного электронного голосования // АПИНО. 2023. Vol. 1. P. 5. Salman V.D., Yakovlev V.A. Metody zashchity ot ugrozy nepravil'nogo zapolneniya izbiratel'nogo byulletenya v sisteme distancionnogo elektronnogo golosovaniya // APINO. 2023. Vol. 1. P. 5. An Experience in Testing the Security of Real-World Electronic Voting Systems / D. Balzarotti [et al.]. 2010. Vol. 36. № 4. P. 453-473. An Experience in Testing the Security of Real-World Electronic Voting Systems / D. Balzarotti [et al.]. 2010. Vol. 36. № 4. P. 453-473. Multi-authority secret-ballot elections with linear work / R. Cramer [et al.] // Lect. Notes Comput. Sci. (including Subser. Lect. Notes Artif. Intell. Lect. Notes Bioinformatics). 1996. Vol. 1070. P. 72-83.  Multi-authority secret-ballot elections with linear work / R. Cramer [et al.] // Lect. Notes Comput. Sci. (including Subser. Lect. Notes Artif. Intell. Lect. Notes Bioinformatics). 1996. Vol. 1070. P. 72-83. Peng K., Dawson E., Bao F. Modification and optimisation of a shuffling scheme: Stronger security, formal analysis and higher efficiency // Int. J. Inf. Secur. 2011. Vol. 10. № 1. P. 33-47. Peng K., Dawson E., Bao F. Modification and optimisation of a shuffling scheme: Stronger security, formal analysis and higher efficiency // Int. J. Inf. Secur. 2011. Vol. 10. № 1. P. 33-47. Яковлев В.А., Салман В.Д. Методы защиты от угрозы неправильного заполнения избирательного бюллетеня в системе дистанционного электронного голосования // Труды учебных заведений связи. 2023. Vol. 9. № 1. P. 21-36. Yakovlev V.A., Salman V.D. Metody zashchity ot ugrozy nepravil'nogo zapolneniya izbiratel'nogo byulletenya v sisteme distancionnogo elektronnogo golosovaniya // Trudy uchebnyh zavedenij svyazi. 2023. Vol. 9. № 1. P. 21-36.