원격 전자 투표 시스템의 익명화 절차 개요

В 이전 출판물 우리는 우리가 고려하고 있는 원격 전자 투표 시스템에서 투표의 비밀을 보장하고 유권자를 익명화하기 위해 암호화된 "블라인드 전자 서명" 알고리즘을 사용한다는 사실에 합의했습니다. 이번 글에서는 이에 대해 좀 더 자세히 살펴보겠습니다.

먼저 다양한 목적으로 정보 시스템에서 널리 사용되는 잘 알려지고 친숙한 전자 서명 알고리즘을 살펴보겠습니다. 전자 서명은 암호화 비대칭 암호화 알고리즘을 기반으로 합니다. 비대칭 암호화는 2개의 키를 사용하는 암호화입니다. 그 중 하나는 암호화에 사용되고 다른 하나는 복호화에 사용됩니다. 이를 공개(공개) 키와 개인 키라고 합니다. 공개키는 타인에게 알려지며, 개인키는 전자서명의 소유자만이 알고 타인이 접근할 수 없는 곳에 저장됩니다.

서명 시 다음과 같은 일이 발생합니다. 먼저 수학적 변환을 사용하여 전자 문서가 특정 크기의 일련의 문자로 축소됩니다. 이를 해시 함수라고 합니다.

결과 문자 시퀀스(문서의 해시)는 문서를 보낸 사람이 개인 키를 사용하여 암호화하고 공개 키와 함께 받는 사람에게 전송됩니다. 수신자는 공개 키를 사용하여 문자 시퀀스를 복호화하고 문서에 정확히 동일한 해시 함수를 적용한 후 변환 결과와 복호화 결과를 비교합니다. 모든 것이 일치하면 보낸 사람이 문서에 서명한 후 문서가 변경되지 않은 것입니다.

설명된 작업을 통해 문서가 변경되지 않았는지 확인할 수 있지만 보낸 사람이 실제로 주장하는 사람인지 확인할 수는 없습니다. 따라서 보내는 사람과 받는 사람 모두가 신뢰하는 제XNUMX자가 필요합니다. 이를 위해 문서를 보내기 전에 보낸 사람은 제XNUMX자에게 연락하여 전자 서명으로 자신의 공개 키에 서명하도록 요청합니다. 보낸 사람은 이제 수신자에게 문서, 공개 키, 키에 대한 제XNUMX자 서명을 보냅니다. 수신자는 공개 키에 대한 제XNUMX자의 서명을 확인하고 결과 문서 서명을 신뢰합니다.

이제 "블라인드 서명"이 무엇인지, 그리고 이것이 익명화에 어떻게 도움이 되는지 살펴보겠습니다.

위에 설명된 예에서 보낸 사람이 유권자이고, 문서가 투표용지이고, 받는 사람이 선거 관리 위원회, 즉 "투표 집계 구성 요소"라고 가정해 보겠습니다. 우리는 제XNUMX자(검증인)로서 "투표자 목록" 구성요소를 갖게 됩니다. 이 경우 프로세스는 다음과 같이 발생할 수 있습니다.

유권자는 자신의 장치에 개인 키와 공개 키 쌍을 생성합니다. 이러한 키는 브라우저의 개인 장치에 생성되므로 해당 키는 해당 사용자에게만 알려져 있습니다.

이 키를 사용하여 그는 투표용지에 서명하여 무결성을 관리하게 됩니다. 그는 서명된 투표용지와 공개키를 선거관리위원회에 보냅니다. 분산 투표 저장 및 집계 구성 요소에서 투표용지를 승인하려면 공개 키가 검증인에 의해 서명되었는지 확인해야 합니다.

유효성 검사기(투표자 목록 구성 요소)는 투표자가 투표자 목록에 있는지 확인한 후에만 공개 키에 서명합니다.

투표의 비밀 유지 문제를 해결하려면 자신의 기기에서 생성된 유권자의 공개 키를 누구에게도 알려서는 안 됩니다. 검증인은 자신에게 알려지지 않은 무언가에 서명해야 한다는 것이 밝혀졌습니다. 작업은 불가능해 보이지만 여기서는 암호화 알고리즘이 구출됩니다. 이 경우에는 "블라인드 서명" 알고리즘이 사용됩니다.

첫째, 공개 키는 유권자의 기기에서 마스킹되어야 합니다. 마스킹은 사용자 장치에서 개별 수학 연산을 수행하는 것입니다. 1부터 100까지의 임의의 숫자를 생각한 다음 1부터 10까지의 두 번째 난수, 10에서 50까지의 세 번째 난수를 생각하고 처음에 생각한 숫자를 두 번째 숫자만큼 제곱한 다음 아무 것도 없이 나눈다고 상상해 보세요. 세 번째까지 나머지. 그 결과는 다른 사람들에게 보고되었습니다. 작업 순서와 염두에 두고 있는 숫자를 알고 있으므로 원래 숫자를 복원하는 것은 어렵지 않습니다. 그러나 주변 사람들은 그렇게 할 수 없습니다.

공개 키의 마스킹(블라인딩)은 특수 암호화 알고리즘에 따라 수행됩니다. 결과적으로 유효성 검사기는 원래 키를 알지 못한 채 마스크된 공개 키에 서명합니다. 그러나 알고리즘의 특징은 마스킹된 키에 대한 서명을 받은 사용자(투표자)가 역변환을 수행하고 마스킹되지 않은 원래 키에 유효한 서명을 얻을 수 있다는 것입니다.

설명된 알고리즘은 비밀 투표 프로토콜에서 널리 사용됩니다. 원격 전자 투표 시스템은 현재 블라인드 서명을 위해 키 길이가 4096비트인 RSA 알고리즘을 사용합니다.

일반적으로 익명화 절차는 다음과 같습니다.

1. 투표가 생성되면 별도의 "검증인" 키 쌍이 생성되고 공개 키가 블록체인에 기록됩니다. 각 투표마다 고유한 키 쌍이 생성됩니다.
2. 사용자는 식별 시스템(이 경우 ESIA)에서 식별되며 자신의 식별 데이터를 식별 시스템에서 DEG PTC로 전송할 수 있는 권한을 제공합니다.
3. DEG PTC의 "투표자 목록" 구성 요소는 투표자 목록에 사용자가 있는지 확인합니다.
4. 사용자의 장치에는 해당 사용자에게만 알려진 개인 키와 공개 키가 생성됩니다.
5. 공개 키는 사용자 기기에서 마스킹됩니다.
6. 식별 데이터 및 마스크된 공개 키와 함께 사용자는 "투표자 목록" 구성 요소에 액세스합니다.
7. 구성 요소는 목록에 사용자가 있는지, 그리고 이전에 서명을 받지 못했다는 사실을 다시 한 번 확인합니다.
8. 모든 확인이 성공하면 키가 서명됩니다.
9. 키 서명 사실은 블록체인에 기록됩니다.
10. 자신의 장치에 있는 사용자는 공개 키에서 마스크를 제거하고 개인 키, 공개 키 및 공개 키에 대한 서명을 받으며, 모든 키는 자신만 알고 있습니다.
11. 그 후 사용자는 익명 영역(edg2020.gov.ru)으로 이동하여 사용자를 식별할 수 없습니다. 예를 들어 전환 전에 VPN을 연결하거나 인터넷 공급자를 변경하여 완전히 변경할 수 있습니다. IP 주소)
12. 투표의 승인은 "검증인"의 서명이 확인되었는지 여부와 해당 키가 이전에 사용되지 않았는지 여부에만 달려 있습니다.

다음으로 암호화의 관점에서 알고리즘을 설명합니다.
서명 및 지정 옵션:

M – 서명을 위한 FDN 패딩 형식입니다.

출처 : habr.com