Pourquoi il a fallu si longtemps pour concevoir des systèmes de vote numérique qui fonctionnent vraiment

Et si vous pouviez voter depuis votre téléphone, en toute confiance ? Imaginez : plus de files d’attente ni de bureaux de vote. Votre bulletin est envoyé de façon entièrement sécurisée et votre choix reste absolument secret. Pas de scrutateurs, car même le gouvernement n’a pas le droit de savoir pour qui vous avez voté. Et pourtant, n’importe qui, n’importe où dans le monde, peut vérifier de manière indépendante que les résultats de l’élection sont légitimes, jusqu’à la dernière voix.

La confiance envers les systèmes électoraux et les institutions est en déclin, ce qui constitue une menace réelle pour la démocratie. Les citoyens qui doutent de l’exactitude du dépouillement sont moins susceptibles de voter et accordent moins de confiance à leurs dirigeants. Les autoritaires exploitent cette méfiance pour proclamer des élections truquées, rejeter des résultats et s’emparer du pouvoir. Pour contrer cette tendance, de nombreuses tentatives de créer un système de vote numérique pleinement sécurisé ont été menées pendant des décennies – mais chacune s’est heurtée au même mur.

Jusqu’à maintenant.

Pourquoi tous les systèmes de vote numérique ont échoué jusqu’ici

Le cimetière des expériences de vote numérique ratées nous enseigne que chaque tentative de numériser la démocratie s’est brisée contre un trilemme impossible. On pouvait avoir la confidentialité, la transparence ou la scalabilité – jamais les trois à la fois.

Les échecs

Quand la Virginie-Occidentale a essayé le vote par blockchain avec Voatz en 2018, les électeurs devaient faire confiance aveuglément aux serveurs de l’entreprise – malgré la prétendue transparence de la blockchain. La Suisse a suspendu son système de vote électronique en 2019 après que des chercheurs ont découvert des failles de sécurité critiques. L’expérience de vote par blockchain à Moscou en 2019 a été cassée par un chercheur français en seulement 20 minutes. L’application des primaires démocrates de l’Iowa s’est effondrée de façon retentissante en 2020, retardant les résultats de plusieurs jours et alimentant les théories du complot.

Le trilemme

Chaque échec a mis en lumière le même problème fondamental. Pour rendre les systèmes assez rapides pour des millions d’électeurs, les développeurs sacrifiaient la confidentialité. Pour assurer la confidentialité, ils renonçaient à la transparence. Pour ajouter de la transparence, ils exposaient les identités des électeurs.

Ce n’était pas seulement une question de mauvaise implémentation. C’était une impossibilité mathématique. Lorsque des chercheurs ont proposé des systèmes à divulgation nulle de connaissance comme solution, ils se sont heurtés à un mur computationnel. Vérifier des millions de votes aurait pris des semaines et coûté des fortunes. La technologie ne pouvait tout simplement pas passer à l’échelle.

Le verdict

En 2018, le consensus était clair. Le rapport des Académies nationales déclarait essentiellement le problème insoluble, affirmant qu’aucune technologie connue ne pouvait garantir le secret, la sécurité et la vérifiabilité nécessaires aux élections. Chaque gouvernement qui avait essayé avait tiré la même leçon amère. Les mathématiques ne fonctionnaient tout simplement pas.

C’était avant que notre équipe chez Shutter – et plusieurs autres plateformes électorales – ne montre comment de nouvelles techniques cryptographiques pouvaient résoudre ce qui semblait impossible.

L’approche qui change tout

Nous avons compris que le secteur cherchait à résoudre le mauvais problème.

Pendant des années, les développeurs ont poursuivi le chiffrement totalement homomorphe (FHE) – une technologie permettant d’effectuer n’importe quel calcul sur des données chiffrées. C’est comme construire une voiture de Formule 1 pour aller faire ses courses. Impressionnant, mais complètement inutile et peu pratique pour cet usage. Le FHE reste trop lent et trop coûteux pour de vraies élections. Il nécessite des ressources de calcul considérables pour chaque vote individuel.

C’est pourquoi notre équipe (et d’autres équipes comme Secure Internet Voting et DAVINCI) s’est concentrée sur le chiffrement homomorphe ElGamal. Le concept est simple : il n’est pas nécessaire d’effectuer tous les calculs possibles sur des votes chiffrés, car la seule chose dont on a besoin est un décompte final et précis.

Lorsque le chiffrement ElGamal est combiné avec des preuves à divulgation nulle modernes et un chiffrement à seuil, on obtient quelque chose de remarquable. Les votes restent chiffrés pour toujours, mais n’importe qui peut vérifier que le décompte final est mathématiquement correct. C’est comme compter des bulletins dans des enveloppes scellées sans en ouvrir une seule.

Comment fonctionne la technologie

Le système Permanent Shielded Voting de Shutter sécurise les votes grâce au chiffrement homomorphe ElGamal. Il s’agit d’un type de chiffrement particulier qui permet d’additionner des votes tout en les maintenant chiffrés. L’autorité électorale n’a pas besoin de déchiffrer les votes individuels pour les comptabiliser. Elle additionne simplement tous les votes chiffrés et ne déchiffre que la somme finale.

La question logique qui suit : des votes chiffrés ne pourraient-ils pas contenir n’importe quoi, comme des choix invalides ou plusieurs votes d’un même électeur ? C’est là qu’interviennent les preuves à divulgation nulle. Lorsque vous soumettez votre vote chiffré, vous joignez également une preuve mathématique démontrant que votre vote est valide, sans jamais révéler votre choix. Ces preuves sont liées à l’identité unique de l’électeur, garantissant que chaque électeur éligible ne peut soumettre qu’une seule preuve valide par élection. Si quelqu’un tente de voter deux fois, le système détecte qu’une preuve de cet électeur existe déjà et rejette le doublon. Le système rejette tout vote sans preuve valide et toute soumission en double, rendant impossible le bourrage des urnes comme le double vote.

Le processus de déchiffrement utilise la cryptographie à seuil, où la clé de déchiffrement est répartie entre plusieurs parties indépendantes, telles que des observateurs électoraux, des organisations civiles et des observateurs internationaux. Un nombre prédéfini de ces parties (par exemple trois sur cinq) doit coopérer pour déchiffrer le décompte final, car aucune entité seule ne peut déchiffrer les votes. Cette approche distribuée élimine la nécessité d’une autorité centrale qui avait rendu les précédents systèmes de vote numérique vulnérables.

Le résultat ? Un système définitivement privé, publiquement vérifiable et pratiquement extensible à des millions d’électeurs.

Pourquoi c’est plus important que jamais aujourd’hui

La confiance dans les élections s’effondre à l’échelle mondiale. L’élection vénézuélienne de 2024 s’ajoute à une liste croissante de résultats contestés. Un sondage Gallup a révélé que 43 % des Américains n’avaient “pas beaucoup” ou “pas du tout” confiance dans l’exactitude des élections présidentielles américaines. Les réseaux sociaux amplifient chaque irrégularité en théorie du complot. Au Népal, des manifestants jeunes ont élu leur premier ministre par intérim via Discord – une plateforme de jeu – après avoir perdu confiance dans les institutions traditionnelles, marquant la première fois qu’un dirigeant mondial était élu via un scrutin virtuel. Les bulletins papier, autrefois considérés comme l’étalon-or, sont désormais perçus comme facilement manipulables.

La triste réalité : la recherche de transparence peut exposer les électeurs à la coercition, et le secret finit par engendrer la suspicion. Les votes par correspondance peuvent être achetés ou extorqués parce que les électeurs peuvent prouver comment ils ont voté. Les machines à voter électroniques sont des boîtes noires auxquelles les électeurs doivent faire confiance aveuglément. Même les systèmes papier doivent être manipulés manuellement, ce qui crée légitimement des doutes.

Un meilleur système est enfin possible

Le système Permanent Shielded Voting de Shutter élimine ces compromis. Il est définitivement privé. Il est aussi publiquement auditable, ce qui signifie que n’importe qui peut vérifier les résultats sans faire confiance à une seule autorité.

Les systèmes qui nécessitaient autrefois des serveurs centralisés vulnérables au piratage peuvent désormais fonctionner sur des smartphones ordinaires, ce qui supprime les points de défaillance uniques puisqu’il n’y a plus de serveur central à compromettre.

Le système de Shutter fonctionne via des API simples, ce qui signifie que toute plateforme électorale existante pourrait l’intégrer sans repartir de zéro. Les pays utilisant des machines à voter électroniques pourraient l’ajouter comme couche de confidentialité et de vérification. Même les systèmes à bulletins papier pourraient l’utiliser pour les électeurs expatriés et militaires, qui font actuellement face aux pires compromis entre accessibilité et sécurité.

Cela a également du sens d’un point de vue économique : le coût de calcul croît linéairement avec le nombre d’électeurs, et non de façon exponentielle. Vérifier 100 millions de votes n’est pas significativement plus coûteux que vérifier 1 000 votes. À une époque où les coûts électoraux dépassent 2 milliards de dollars rien qu’aux États-Unis, cette technologie pourrait réduire considérablement les dépenses tout en améliorant réellement la sécurité.

Cette technologie pourrait également se combiner de manière transparente avec des systèmes de vérification d’identité numérique, comme les passeports cryptographiques, pour créer un vote sécurisé de bout en bout, de la vérification d’identité au décompte final (comme le fait actuellement Freedom Tool de Rarimo). Cela offre une solution nettement supérieure au vote physique : confidentialité, auditabilité fiable et résistance à la corruption.

Un défi subsiste : même si tout le code est ouvert, la plupart des électeurs ne sont pas suffisamment versés dans la technique pour vérifier réellement les preuves à divulgation nulle qui attestent que l’élection a été correctement dépouillée. Ils continuent de s’en remettre à d’autres pour ce travail. La bonne nouvelle, c’est que quiconque possède les compétences requises peut examiner ces preuves et partager ses conclusions, ce qui crée de la confiance grâce à de nombreux contrôles indépendants plutôt qu’à une autorité unique. Et à mesure que les assistants personnels de codage par IA se généralisent, l’électeur ordinaire pourrait bientôt utiliser des outils comme ChatGPT pour vérifier les résultats par lui-même.

Le vote numérique à grande échelle est prêt à être lancé

Après des décennies d’échecs, de demi-mesures et d’articles théoriques, l’impossible est devenu inévitable. Le système Permanent Shielded Voting de Shutter – et les travaux réalisés par d’autres équipes – montre que les élections numériques privées et vérifiables ne sont plus théoriques et sont prêtes à passer à l’échelle.

Nous disposons désormais d’une technologie électorale dont l’équité est garantie mathématiquement, définitivement privée et entièrement vérifiable.

L’avenir de la démocratie est là.