E-Voting Web-Client in JavaScript

Abstract

Ein E- Voting System muss einerseits sicher sein andererseits muss es gewährleisten dass jede Wahl berücksichtigt und anonym ausgewertet wird.
\nDieses Projekt befasst sich mit der Aufgabe, ein solch sicheres, stabiles und transparentes Wahlsystem anzubieten. Das Ziel der Arbeit ist es, einen Web Client zu entwickeln, der mit Hilfe einer Big- Integer Library und JavaScript Funktionen das für E- Voting geeignete Damgård- Jurik Kryptosystem zu implementiert. Weiter galt es, die Verfügbarkeit von echten Zufallszahlen in JavaScript abzuklären. Die generierten Datensätze sind in der JavaScript Object Notation (JSON) an den Server weiterzuleiten. In einem optionalen Teil der Arbeit sollte die Wohlgeformtheit der verschlüsselten Stimmzettel mittels eines Zero-Knowledge Proofs Protokoll nachgewiesen werden können.
\nDer verwendete asymmetrische Damgård- Jurik Verschlüsselungsalgorithmus, hat die homomorphe Eigenschaft, dass die Multiplikation chiffrierter Werte gleich der verschlüsselten Summe der entsprechenden Klartexte entspricht. Da nur das aufkumulierte Schlussresultat der Abstimmung entschlüsselt wird, ist dadurch die Anonymität der einzelnen Stimmen gewährleistet. Um die Gültigkeit eines verschlüsselten Wahlzettels zu überprüfen, wird ein Zero-Knowledge Proofs Protokoll verwendet. Da JavaScript nur mit Zahlen bis 53 Bit rechnen kann, ist für die Berechnungen eine JavaScript Big- Integer Library notwendig. Es wurden verschiedene Bibliotheken getestet und im Detail ausgewertet. Ebenfalls wurde die Möglichkeit echte Zufallszahlen plattformunabhängig zu generieren abgeklärt.
\nDie Wahl der Big-Integer Library ist auf jsbn.js der Stanford University gefallen und für die Generierung von Zufallszahlen auf jscrypto.js, welche durch die Auswertung von Mausbewegungen Entropie gewinnt. Der implementierte JavaScript Client verschlüsselt erfolgreich Stimmzettel mittels Damgård- Jurik Verschlüsselungsalgorithmus und leitet das Chiffrat mit zusätzlichen, für den Zero-Knowledge Proofs Protokoll notwendigen Parametern im JSON Format an den Server weiter, der die empfangenen Daten auf ihre Wohlgeformtheit prüft. Die Messungen haben ergeben, dass der Google Chrome Browser am optimalsten mit den angewendeten Libraries läuft. Bei der Verwendung eines 1024 Bit RSA Modulus benötigt der Google Chrome Browser 1.7 Sekunden für die Damgård- Jurik Verschlüsselung und zusätzlich 8.8 Sekunden für die Generierung der Zero-Knowledge Proofs Protokoll notwendigen Parametern.