在网络化和数字化不断改变生活方式的今天,电子投票以其便捷、高效等优势在国家和社会各类选举中发挥着越来越重要的作用。然而目前电子投票方案普遍存在如下安全隐患:1)不能在选举全程保证选票和投票人的隐私;2)对大量选票进行签名验证导致计票效率低下;3)计票权掌握在少数权威机构手中威胁选举的公平性。如何设计在确保选票的隐私性、计票公平性等安全性要求前提下,兼顾电子投票系统运行效率,成为了目前电子投票方案设计的重点关注问题。本文着重研究基于同态签密算法的电子投票方案,在保证选票隐私和安全的同时,提高选举的公平和计票的效率。研究内容及创新点如下:(1)针对当前同态签密算法只适用于单一发送者、接收者的问题,提出一种满足多个发送者和接收者进行信息传输的同态签密算法。该算法通过对不同信息发送者的公钥进行计算,可成功解密出经同态计算后的密文,并给出了该算法语义安全性和不可伪造性的严格证明。(2)基于本文提出的同态签密方案,结合零知识证明等密码学知识提出了基于同态签密的高效率电子投票方案。其优点在于:1)在选举全程保持选票处在加密状态,保障了选票的隐私和安全;2)实现在一个步骤内同时完成对选票的加密和签名,简化了选票生成过程;3)对计票结果进行一次签名验证即可完成对所有选票签名的验证,提升了计票效率。最后,并给出相似方案对比结果。(3)针对目前电子投票中计票权掌握在少数权威机构手中可能导致选举不公平的问题,本文利用重构密钥算法,提出一种可增强选举公平性的电子投票方案。该方案的特点在于多个权威机构进行辅助计票,将计票权下放至所有选举参与方,避免计票中央集权化。在该方案中,只要有一个权威机构是诚实,就可以确保选举结果和任何选票明文不会被泄露,极大化保障选票隐私性和选举公平性。