eSurvey: Voto y encuestas telématicos.

Instalación del server (S) y la urna (U).

Ahora describimos cómo instalar un servidor y una urna totalmente funcionales. En la instalación se obtienen también un webservice de autenticación que sólo debe tomarse como ejemplo y modificarse, y una encuesta de prueba para que verifique el funcionamiento de la instalación. La encuesta no debe tomarse como ejemplo, pues sólo sirve para verificación; para contruir una encuesta debe seguirse la documentación. El servidor realiza dos funciones, firma ciega de tickets y proxy para acceder a la red R. La urna recibe la encuesta, realiza las operaciones criptográficas necesarias de descifrado, eliminación de repetidos y verificación de firma y envía la encuesta a la URL indicada originalmente en el formulario.

La instalación es sencilla:

1. Elija la URL donde va a colocar el script, le recomendamos que cree un directorio sólo para este fin.
2. Cree el directorio y dele permisos de escritura (provisional) para el servidor web. Los comandos para Linux serían algo como:

   	  cd /var/www/misite/
   	  mkdir server
   	  chmod 777 server

3. Descarge el instalador en ese directorio:

   	  cd server
   	  wget -O iserv.php "http://eSurvey.nisu.org/envol/iserv,iserv.php/dwnl"

4. Acceda a la URL generada, algo como http://su-servidor-público.org/server/iserv.php y complete el formulario, ¡¡primero que nada, acepte la licencia!!. Si quiere saber qué es lo que va a ejecutar, pase el parámetro ?info=I y verá la estructura interna del instalador, que también puede ver en nuestro servidor (y puede ver cómo es el formulario).

5. Cambie los permisos al directorio y, si procede, los permisos y el propietario a serv.php En el caso de un uso real del sistema, debe aplicar las restricciones de seguridad debidas, en tanto que el servidor y la urna contienen textualmente las llaves privadas que emplean, generadas en el momento de la instalación.

El sistema instalado tiene un acceso limitado a nuestra red. Además, el cliente no puede verificar la firma. Para resolver ambos problemas, durante la instalación se le registra en nuestra autoridad certificadora, donde puede completar el proceso de certificación para obtener un uso pleno de la red y un certificado que deberá usar en sus encuestas, según se explica en la documentación.

Construcción del webservice (W).

Es necesario constuir un pequeño webservice que esté conectado con su sistema general de autenticación (Fig.1) y que informe si un determinado token de autenticación corresponde con un usuario autenticado y si ese usuario puede rellenar una determinada encuesta (o voto).

Los parámetros son:

• token: token de autenticación. Es obligatorio. Este token es el mismo que C habrá enviado como parámetro al cliente. Responderá AUTH si el token corresponde con un usuario authenticado o ERROR en caso contrario.
• idSurvey: identificador de la encuesta o voto. Cuando recibe este parámetro, debe comprobar que el usuario, además de autenticado, tiene el derecho a participar, y si es así, tomar nota de la participación para qeu no pueda volver a hacerlo. Retornará la cadena OK si todo es correcto o ERROR en caso contrario.
• hack: texto que indica que el servidor está siendo defraudado, debería cancelar el derecho a participar en esta y otras encuestas y notificarlo inmediatamente al administrador del sistema.

Construcción de la encuesta. ^

La encuesta es un formulario HTML compuesto con los elementos habituales, campos input, textarea y select. La encuesta no es enviada a la urna por el navegador. Por ello no pueden emplearse los mecanismos de envío propios del navegador, en particular la capacidad para enviar cualquier formulario. En su lugar se emplea un botón que activa una función javascript que se encarga del envío.

Los pasos para constuir la encuesta son:

1. Cargue el software de eSurvey de una fuente fiable, por ejemplo:

     <script language="JavaScript" type="text/javascript" charset="UTF-8"
             src="eSurvey.js"></script>

2. Construya la encuesta en un formulario cuyo nombre debe estar formado por letras y números, incluyendo un botón (con nombre) que envíe la encuesta. No debe de haber un botón de submit, ni action en el formulario:

     <form name="miEnc">
       .......
       <input type=button value=Enviar disabled name=bot onClick="encu.send()">
       <!-- opcional -->
       <textarea name=tlo></textarea><textarea name=tha></textarea>
     </form>

3. Cree la encuesta según:

     <script language="JavaScript">
       encu = new eSurvey('\
   	<\?xml version="1.0"?>	\
   	<eSurveyParameters>	\
   		    <name>miEnc</name>	nombre del formulario y de la encuesta, sólo números, letras y _	\
         <idSvy>encuesta_4826a585</idSvy>	identificador único de la encuesta, sólo números, letras y _	\
   		       <lang>es</lang>	idioma, dos letras	\
    <svrUrl>http://msvr/serv.php</svrUrl>	servidor de auth y firma (URL absoluta)	\
   	      <svrAuth>dummy</svrAuth>	token de autenticación en el servidor, por ejemplo el PHPSESSID	\
      <svrCert> ... base64 ... </svrCert>	certificado del servidor, suministrado por eSurvey, \
      						poner el módulo de la llave si el cert no está disponible	\
   		 <svrExp>AQAB</svrExp>	exponente de la llave del servidor, suele ser AQAB (10001)	\
    <svrSCert> ... base64 ... </svrSCert>	(opcional) certificado individual de la encuesta, activa firma totalmente ciega	\
    						si no está presente la firma emplea <svrCert> con retos	\
   	       <svrSExp>AQAB</svrSExp>	(op) exponente de la llave del certificado <svrSCert>	\
   		   <keepA>true</keepA>	(op) intenta que no se cierre la session (que svrAuth no pierda validez)	 \
   						mientras se rellena la encuesta \
   		    <rouLen>6</rouLen>	longitud de la ruta de servidores (rouLen), de 3 a 6, poner 0 para probar la urna. \
    <bBxUrl>http://msvr/urna.php</bBxUrl>	urna (URL absoluta, no requiere SSL)	\
   <bBxMod> ... base64 ... </bBxMod>	módulo de la urna	\
   		 <bBxExp>AQAB</bBxExp>	exponente de la urna	\
      <bBxIMod> ... base64 ... </bBxIMod>	(op) módulo de la llave interna de la urna (ideado para doble llave)	\
   		   <bBxIExp></bBxIExp>	(op) su exponente	\
         <endD>08/30/2008 20:00:00</endD>	fecha de fin de participació	\
         <cloD>08/30/2008 21:00:00</cloD>	fecha de apertura de la urna = cierre de la participación, no pueden llegar más encuestas	\
   						cloD-endD >= 600+rouLen*120, poner cloD=0 para cloD=endD+2*(600+rouLen*120), recomendado	\
   		    <sButt>bot</sButt>	el nombre del botón de envío	\
   	        <areaLog>tlo</areaLog>	(op) textarea del formulario donde escribir los logs de eSurvey	\
   	      <areaHash>tha</areaHash>	(op) idem para mostrar el hash de auditoría	\
   		     <eVot>true</eVot>	(op) puesto a true muestra el voto en forma de texto antes de enviarlo	\
           <urlVer>http(s)://...</urlVer>	URL donde verificar el hash, debe mostrar un listado \
   		     <disExt></disExt>	evita el uso de la extensión del navegador, sólo para demostraciones, nunca en producción	\
         <urlExt>http://msvr/inf</urlExt>	URL de una página de información para la extensión
   		     <skip>ele1</skip>	(op) elemento del formulario que no se quiere incluir en la encuesta	\
   		     <skip>ele2</skip>	(op) idem	\
   	<eSurveyParameters>');

4. Modifique los métodos de visualización que considere oportunos:

       encu.log = function (msg) { ...
       encu.error = function (msg,cod) { ...
       encu.showHash = function (hash) { ...
       encu.sending = function (%) { ...
     </script>

5. Repita los pasos anteriores (a partir del 2) si quiere más encuestas en la misma página. Si sólo hay una encuesta, el formulario puede no tener nombre, pero la encuesta debe tenerlo.

Instalación.

La instalación del script es la siguiente:

1. Elija la URL donde va a colocar el script, le recomendamos que cree un directorio sólo para este fin.
2. Cree el directorio y dele permisos de escritura (provisional) para el servidor web. Los comandos para Linux serían algo como:

   	    cd /var/www/misite/
   	    mkdir lcn
   	    chmod 777 lcn

3. Descarge el instalador en ese directorio:

   	    cd lcn
   	    wget -O ilat.php "http://eSurvey.nisu.org/envol/ilat,ilat.php/dwnl"

4. Acceda a la URL generada, algo como http://su-servidor-público.org/lcn/ilat.php y complete el formulario, ¡¡primero que nada, acepte la licencia!!. Si quiere saber qué es lo que va a ejecutar, pase el parámetro ?info=I y verá la estructura interna del instalador, que también puede ver ahora en nuestro servidor (y puede ver cómo es el formulario).

5. Concluida la instalación, el instalador le lleva a eSurveySites, rellene los datos personales, ponga 1 como registrador y pulse Validar.

6. El instalador ha intentado modificar el crontab del usuario que ejecuta el servidor web (probablemente apache), para automatizar la ejecución según le indica la instalación, algo como:

   	      * * * * *	php /var/www/misite/lcn/lat.php

   Si no ha funcionado, hágalo usted a mano.

7. Cambie los permisos al directorio y, si procede, los permisos y el propietario a lat.php Tenga en cuenta que lat.php contiene la llave privada textualmente, debe protegerlo de lectura de otros usuarios.

Servidores actualmente en servicio.

Están conectados a la LCN los siguientes servidores:

• eSurvey first server
• Fundacion Univ Jaume I - Empresa

Formato de la encuesta.

Los resultados de la encuesta se envían como un paquete XML a procesar por la urna, con el siguiente aspecto:

	  <results>
	    <question>
	      <name>pregunta1</name>
	      <response>su%20respuesta</response>
	    </question>
	  </results>

Repitiéndose el tag <question> para cada pregunta. Tanto los nombres de las preguntas como las respuestas irán en codificación urlencode. A ellos se unen características del formulario (con la misma codificación):

	  <form>
	    <action> ... URL3 ... </action>
	    <method> ... post o get ... </method>
	  </form>

Estos datos son necesarios para las adaptaciones.
La encuesta se compone de lo anterior y el ticket firmado, según:

	  <survey>
	    <form> ... según formato explicado ... </form>
	    <results> ... según formato explicado ... </results>
	    <signedTicket>
	      <ticket>
	        <idTicket>HQCiERz1r2EYKpnm6W/LVnnP+2yN</idTicket>
	        <idSurvey>enc123</idSurvey>
	        <endTime>202908318</endTime>
	        <closeTime>1202908438</closeTime>
	      </ticket>
	      <signature> ... firma del <ticket> en base64 ...</signature>
	    </signedTicket>
	  </survey>

Si la urna va a su vez cifrada, el aspecto será el mismo, pero el tag <results> contendrá los resultados cifrados, con este aspecto:

	  <results>
	    <cryp><  ... base64 ></cryp>
	    <evky><  ... base64 ></evky>
	  </results>

Para extraer los resultados en claro, debe descifrarse con RSA el campo <evky> (con la llave privada interna de la urna), obteniéndose una llave Arcfour (128 bits) con la que se descifrará el campo <cryp>, para obtener un XML conteniendo <results> ... </results> en claro.

Formato de intercambio entre nodos.

Cada nodo recibe un cryp y un evky vía POST, y al descifralos con su llave privada, obtiene:

	  <paq>
	    <cryp>< ... base64 ... ></cryp>
	    <evky>< ... base64 ... ></evky>
	    <chal> ... reto ... </chal>
	    <pchal> ... reto ... </pchal>
	    <url> ... siguiente nodo ... </url>
	    <sndD>1203422413</sndD>
	    <cloD>1203422728</cloD>
	    <node2>0</node2>
	  </paq>

El tag <pchal> es devuelto al nodo (o al cliente) para verificación, y <chal> es el que este nodo espera que le devuelva el siguiente nodo, cuya URL se especifica, al que le enviará <cryp> y <evky> por POST.

La urna recibe exactamente lo mismo, y debe descifrarlo con su llave privada (externa) como un nodo más, recibiendo la encuesta, según:

	  <paq>
	    <survey> ... la encuesta ... </survey>
	    <chal> ... reto ... </chal>
	  </paq>

donde la encuesta <survey> puede ir cifrada o no como se ha explicado antes

Criptografía.

El proyecto hace uso extensivo de la criptografía. Describimos muy brevemente los métodos empleados.

• Arcfour

  Es un método de generación de números pseudoaleatorios que genera una secuencia con un ciclo tan grande que puede emplearse como cifrador simétrico de flujo casi ideal. El método es compatible :-) con el RC4 de Rivest. La longitud de llave puede ser hasta 2048 bits, siendo 128 un valor comúnmente aceptado como seguro. EL método se implementa en unas pocas líneas de programación en cualquier lenguaje.

• RSA

  Es el método de cifrado con llave pública que se emplea en el 99.99% de los sistemas, entre otras cosas por ser reversible, pues puede usarse para cifrar o firmar con la misma llave. Se basa en las propiedades de los grandes números y la artimética modular. Su seguridad estriba principalmente en la imposibilidad de factorizar un número en un tiempo menor de O(n^1/2). Dados dos números primos muy grandes p y q, establecemos n=pq. Los primos p y q serán secretos y n público. Dado n, no se conoce un método (y parece imposible) que permita hallar p y q en un tiempo razonable. El teorema de Euler nos dice que si m es primo con n, se cumple que m^(p-1)(q-1) mod n = 1. Elegimos un número e pequeño y público, normalmente 65537 y calculamos d como la inversa de e mod (p-1)(q-1), es decir ed = 1+k(p-1)(q-1) para algún k. Mantenemos d en secreto. La llave pública es el par (e,n) y la llave privada (d,n).

  La operación de cifrado RSA consiste en caclular c = m^e mod n. La operación de descifrado consiste en calcular c^d mod n = m^ed mod n = m1+k(p-1)(q-1) mod n = m = m(m^(p-1)(q-1))^k mod n = m.

• La firma totalmente ciega.

  Lo que se pretende es que alguien nos firme algo a ciegas, es decir sin conocer nada de su contenido. El esquema de Chaum es el siguiente. El usuario (A) tiene m y quiere obtener m^d mod n, siendo (d,n) la llave privada del servidor (B). Primero genera un número aleatorio r, muy grande, que mantiene en secreto y calcula x = r^em mod n y lo envía a B. A partir de x B no puede obtener ni r ni m. Entonces, B "firma" x según y = x^d mod n. Lo que realmente ha calculado es y = r^edm^d mod n = r m^d mod n. Devuelve y a A, quien calcula r^-1y mod n = m^d mod n, de modo que B ha firmado m sin conocerlo.

• La firma ciega.

  El inconveniente del método anterior es que B puede llegar a firmar algo indebido, es decir que A presente un documento a su conveniencia y B lo firme creyendo que es otra cosa. Existen dos soluciones al problema. Una es vincular una llave privada a un objetivo de firma y administrativamente regular dicha vinculación. Es decir, "la llave tal sirve para tal tipo de documento y la firma no tiene valor si no es un documento de ese tipo". El problema es que el servidor debe emplear una llave diferente y requiere una compleja gestión de llaves. Por ejemplo, en el caso de un sistema de encuestas, sería necesaria una llave distinta para cada encuesta, con la complejidad que ello implica.

  La otra alternativa es emplear un protocolo estadístico, por el que B puede cercionarse "aceptablemente" de la estructura del documento que está firmando. El protocolo es como sigue. Perseguimos que el documento firmado tenga una determinada estructura y sólo pueda variar una componente aleatoria carente de significado. El interesado, A, genera N documentos, d_i con i=1...N. Todos los documentos tendrán la misma estructura excepto el mencionado componente aleatorio. Calcula los resúmenes (md5, por ejemplo) de cada uno m_i, genera los factores de opacidad r_i, y envía al servidor los N productos x_i = r_i^e mod n. El firmante, B, elije un valor de i (sea j) y solicita a A los documentos d_i y los factores r_i con i distinto de j. Recibidos los documentos y los factores comprueba que los documentos son coherentes, es decir coinciden con el objetivo de la firma y sólo difieren en un componente aleatorio. Comprueba también que los x_i corresponden con los cálculos esperados y presupone que el documento d_j también tendrá la estructura de los demás, firmando de x_j.

  El punto crítico es el valor de N. Si la penalización que A puede sufrir por hacer trampa es baja, A intentará conseguir un documento ilegal firmado, con lo que N debería ser grande. Si la prenalización es alta, bastará con un valor bajo de N para que el sistema funcione correctamente.

• Secreto compartido.

  El objetivo de compartir un secreto S es que quede repartido en m trozos de modo que basten cualesquiera n (<m) para reconstruirlo, pero con menos de n no se tenga ninguna información. Para ello, un método consiste en generar un primo p (no secreto) mayor que S y un polinomio de grado n-1: F(v) = (x_n-1v^n-1+ x_n-2v^n-2+...+x₂v²+x₁v+S) mod p. Dando valores a v (v=1...m) se obtienen m ecuaciones, de modo que cualesquiera n bastan para resolver el sistema de ecuaciones. A cada uno de los m custodios se le entrega p, v y F(v), para un valor de v, con v=1...m, debiendo guardarse F(v) en secreto.
  Para reconstruir el secreto basta con juntar n ecuaciones a partir de los datos de n custodios, resolviendo el sistema y obteniendo S. Si no se pueden juntar n ecuaciones el sistema tiene infinitas soluciones y por tanto se tiene información cero.