# The Secret of the Vote

## a detective story for lawyers

Robert Riemann with supervision of Stéphane Grumbach

The Voting Protocol shall provide legitimacy for the voting outcome.
• secrecy of the ballot:
no coercion or ballot selling
• correctness:
final tally is sum of individual votes
• verifiability:
proof of the correctness
• voter convenience:
significant voter turnout
• and many more...

# PhD Thesis

Decentralised Political Election Systems Based On Social Networks
• vote counting without trusted authority
• every voter participates in counting
• hierarchy: groups with intermediate tallies

Alice

Bob

Alice

Bob

Vote:

Vote:

exchange

192.158.2.1

121.201.76.12

# What is knowledge?

## information theory

Information after Shannon:

H(X) = -\sum_{x \in \mathbb{X}} p(x) \log p(x)
$H(X) = -\sum_{x \in \mathbb{X}} p(x) \log p(x)$

Example:

• Alice and Bob voted: tally contains Dagobert and Phantomias
• redundancy: if Alice’s vote is known, those of Bob as well
• H is maximal if probability
p(Alice voted for Phantomias) = 50%

# Secrecy

### All configurations are equally probable.

Example:

Alice voted with 50% probability for Phantomias and with 50% for Dagobert.

secrecy of
the ballot

The ballot for Dagobert has been filled with 50% probability by Alice or Bob.

secrecy of
the voter

# Secrecy

If Alice voted for Phantomias with 70% probability, is this still secret?

If Alice and Bob voted both for Phantomias, there is no secret!

If Alice gives Bob a procuration, there is no secret!

# Correctness

Ballots are counted by humans.

How do we deal with the uncertainty in the case of a very close voting outcome?

Example:

French municipal (Lescar, 2014) produced a tie with 2,670 votes

Image: Fickr/UNDP

# Secrecy of Voting Today

• DNA fingerprint (invisible ink) on paper
• video surveillance (with smartphones)
• Big Data analysis based on Social networks
• (unconscious manipulation ahead of voting)

Technological progress weakens paper-based voting protocols.

# Legislation

• precise definition of secrecy
• description of required tolerance

# Voting Legislation in France

Le dispositif garantit que l’identité de l’électeur ne peut pas être mise en relation avec l’expression de son vote, à tout moment du processus de vote, y compris après le dépouillement.

à 100% ?

# Voting Legislation in France

Aucun décompte partiel n'a pu être effectué durant le scrutin.

sondage à la sortie des urnes?

Le bureau du vote
électronique vérifie que les listes d'émargement sont vierges et que l'urne électronique est vide.

avec les yeux ?

# Voting Legislation in France

[Le vote] fait l'objet d'un chiffrement dès son émission sur le terminal utilisé par l'électeur.

Qui peut déchiffrer ?

Affirmation du loi :

Les membres du bureau du vote électronique sont honettes.

Pourquoi ? Encore dans 20 ans ?