4. Nội dung và bố cục của luận văn
3.2.2 Phân tích bài toán bỏ phiếu, kiểm phiếu nhận xét giáo viên tại trường
chuyên Hạ Long
Hình 3.2.Hình ảnh mẫu phiếu hỏi lớp 10 toán năm học 2018-2019
Tại trường THPT chuyên Hạ Long, cuối mỗi năm học đều cho học sinh nhận xét, khảo sát, đánh giá các giáo viên giảng dạy tại lớp mình thông qua phiếu hỏi.
Trong các phiếu hỏi, thông thường bao gồm một số câu hỏi khảo sát về quá trình giảng dạy của giáo viên. Hình 3.2 mô tả phiếu hỏi đối với lớp 10 toán năm học 2018- 2019. Mỗi giáo viên được khảo sát theo 4 câu hỏi về sự nhiệt tình giảng dạy, kiến thức chuyên môn, phương thức dạy học và tác phong sư phạm. Học sinh sẽ chọn vào các ô lựa chọn tương ứng. Tương tự như vậy, Hình 3.3 cũng mô tả một mẫu phiếu hỏi cho lớp 12 Anh năm học 2019-2020.
Hình 3.3.Hình ảnh mẫu phiếu hỏi lớp 12 Anh 2 toán năm học 2018-2019 Hiện tại, như thể hiện trong Hình 3.2, và Hình 3.3, hình thức thực hiện thu thập đánh giá là bỏ phiếu trực tiếp bằng các lá phiếu in trên giấy. Qua phân tích các mẫu phiếu hỏi, ta thấy có hai dạng câu hỏi thường gặp
- Câu hỏi yêu cầu trả lời dạng “Có hoặc không”: Ví dụ như trong Hình 3.2, Khi trả lời về sự nhiệt tình giảng dạy của giáo viên, học sinh lựa chọn một trong hai khả năng (Nhiệt tình hoặc không nhiệt tình). Tương tự là phần trả lời về việc thực hiện nề nếp của giáo viên trong Hình 3.3.
- Câu hỏi yêu cầu trả lời chọn một trong K lựa chọn có sẵn: Cũng trong Hình 3.2 và Hình 3.3, có rất nhiều câu hỏi mà khi trả lời, học sinh lựa chọn một trong một
số các trường hợp cho sẵn. Có thể là chọn 1 trong 3 như phần đánh giá về tác phong, chọn 1 trong 4 như phần đánh giá về phương pháp dạy học, chọn 1 trong 5 như phần đánh giá về kiến thức (Hình 3.2).
Xem lại phiếu hỏi trong Hình 3.3, khi kiểm phiếu, kết quả cần quan tâm đối với từng câu hỏi là tỷ lệ đạt được của mỗi lựa chọn. Ví dụ trong 1000 học sinh cần hỏi về việc thực hiện nề nếp của giáo viên toán Trần Thị Hiền, có bao nhiêu học sinh lựa chọn là thực hiện nghiêm túc, bao nhiêu học sinh lựa chọn là đôi khi không nghiêm túc. Tương tự như vậy, ta cần quan tâm đến tỷ lệ đánh giá về giáo viên trên về phương pháp dạy học, kiến thức…Việc khảo sát đối với các giáo viên khác cũng tương tự.
Sau khi nghiên cứu việc triển khai bài toán bằng hình thức bỏ phiếu trực tiếp bằng các lá phiếu in trên giấy, học viên nhận thấy hình thức này tồn tại một số nhược điểm như sau:
1) Cần nhiều thời gian từ khâu bỏ phiếu đến kiểm phiếu trong khi quỹ thời gian giai đoạn cuối năm có rất ít, mà kết quả kiểm phiếu cần có trước buổi tổng kết năm học.
2) Học sinh có thể vì sợ giáo viên đọc phần trả lời trung thực của mình, dẫn đến sự trù dập nên không dám đưa ra câu trả lời thực
3) Phiếu không xác định được học sinh trả lời nên dễ bị nhờ người khác làm hộ làm ảnh hưởng tới kết quả khảo sát.
4) Việc kiểm phiếu do một người thực hiện nên dễ dàng thay đổi kết quả khi không có lợi. Sẽ rất khách quan nếu như việc kiểm phiếu được thực hiện bởi nhiều người hoặc bằng thiết bị phần cứng trong đó mỗi người kiểm phiếu phải nhập mã bí mật của mình vào hệ thống mới giải mã được.
Với những nhược điểm như vậy, việc lấy ý kiến học sinh hoàn toàn có thể được cải tiến bằng bỏ phiếu điện tử. Việc triển khai bỏ phiếu điện tử sẽ góp phần đánh giá thực chất hơn, khách quan hơn kết quả giảng dạy, bên cạnh đó cũng đảm bảo tính bảo mật thông tin cho học sinh.
Cũng như hình thức bỏ phiếu trực tiếp, bỏ phiếu điện tử cũng phải chia nhỏ các phần bình chọn về hai bài toán bầu cử cơ bản là lựa chọn “có/không” và “Chọn 1 trong K”. Mặt khác, bỏ phiếu điện tử phải đảm bảo yêu cầu bí mật, toàn vẹn, xác thực
của lá phiếu. Điều này đòi hỏi phải đưa vào ba kỹ thuật an toàn thông tin mà luận văn đã trình bày trong chương 2 là mã hóa công khai Elgamal, Chia sẻ khóa bí mật Shamir, Chữ ký số Elgamal. Sau khi thực hiện các kỹ thuật an toàn thông tin trên, các nhược điểm kể trên của bỏ phiếu truyền thống sẽ được khắc phục như sau:
1) Việc bỏ phiếu bằng thiết bị điện tử cho phép học sinh gửi ý kiến ở mọi nơi, mọi thời điểm khi có hạ tầng mạng điều này sẽ tiết kiệm được thời gian từ khâu bỏ phiếu đến kiểm phiếu. Mặt khác, do tính đồng cấu nên việc kiểm phiếu theo mã háo kháo công khai Elgamal không cần kiểm từng lá phiếu mà vẫn kiểm tra được kết quả tổng thể. Điều này làm cho việc kiểm phiếu nhanh chóng hơn nhiều trong trường hợp như Trường PTTH chuyên Hạ Long có hơn 1000 học sinh.
2) Do phiếu được mã hóa nên khi nhìn vào nội dung lá phiếu, người đọc không thể biết được sự lựa chọn của học sinh vì thế học sinh có thể trả lời trung thực mà không sợ sự trù dập của giáo viên. Hơn nữa, giả sử có thể bán phiếu, học sinh cũng không thể giải thích cho người khác rằng mình đã chọn phương án nào (do quá trình mã hóa Elgamal được thực hiện với số k ngẫu nhiên).
3) Sử dụng chữ ký số Elgamal cho phép xác định phiếu có phải do học sinh gửi không. Từ đó chống được việc nhờ người khác làm hộ.
4) Sử dụng sơ đồ chia sẻ khóa bí mật Shamir, phân mảnh khóa bí mật làm cho việc kiểm phiếu được thực hiện bởi nhiều người, đảm bảo tính khách quan và toàn vẹn trong kiểm phiếu
Bỏ phiếu Kiểm phiếu
Hiển thị kết quả
Hình 3.4.Một ví dụ minh họa về mô hình phần cứng bỏ phiếu điện tử
Để triển khai thực tế, hệ thống bỏ phiếu cần phải được trang bị cả phần cứng và phần mềm.
- Hình 3.4 mô tả ý tưởng triển khai phần cứng cho bài toán toán bỏ phiếu, kiểm phiếu nhận xét giáo viên tại trường THPT chuyên Hạ Long. Học sinh sẽ dùng smart- phone để download ứng dụng bỏ phiếu, đăng nhập, lựa chọn và gửi bản tin đã mã hóa đến phần cứng kiểm phiếu qua mạng di động 4G hoặc Wifi. Trên ứng dụng này phải cài đặt phần mềm mã mật các lựa chọn. Phần cứng kiểm phiếu là một vi điều khiển có cài đặt phần mềm giải mã, chia sẻ khóa bí mật, kiểm tra chữ kí số và kiểm đếm các kết quả. Kết quả kiểm phiếu cuối cùng sẽ được đẩy lên Website.
- Về phần mềm cài đặt trên điện thoại di động, học sinh sẽ lựa chọn từng giáo viên để đánh giá. Đối với mỗi giáo viên, học sinh lại lựa chọn từng mục (sự nhiệt tình giảng dạy, kiến thức chuyên môn, phương thức dạy học và tác phong sư phạm). Ở mỗi mục, học sinh lại click vào các tùy chọn có sẵn. Tùy chọn này sẽ được mã mật (để đảm bảo bí mật). Bản tin gửi đi sẽ chỉ là những con số sau khi mã hóa. Bản tin này sau đó được gửi tới vi điều khiển thay vì đưa trực tiếp lên website (để tránh bị xâm nhập).
- Phần mềm cài đặt trên vi điều khiển có nhiệm vụ giải mã, kiểm phiếu, các kết quả sau khi kiểm phiếu xong mới được vi điều khiển đẩy lên Website. Điều này sẽ đảm bảo an toàn tránh các xâm nhập ảnh hưởng đến kết quả bỏ phiếu.
Do giới hạn về thời gian thực hiện, luận văn không thể triển khai đầy đủ, chi tiết toàn bộ mọi khâu trong hệ thống kiểm phiếu. Vì vậy, như đã trình bày trong lời mở đầu, phạm vi của luận văn chỉ dừng lại ở việc mô phỏng, chứng minh tính đúng đắn
của ba phương pháp đảm bảo an toàn thông tin trong quá trình bỏ phiếu đó là sử dụng mã mật Elgamal cho các bình chọn, chia sẻ khóa bí mật Shamir để đảm bảo kiểm phiếu khách quan, xác thực người bầu cử bằng chữ kí số Elgamal.
Phần tiếp theo của luận văn sẽ trình bày chi tiết việc xây dựng chương trình thử nghiệm để minh chứng các nhận định trên với ba nội dung chính:
-Mô phỏng kiểm tra tính đồng cấu của mã hóa Elgamal với dạng câu hỏi lựa chọn Có/không;
- Mô phỏng kiểm tra khả năng kết hợp của mã hóa Elgamal và sơ đồ chia sẻ khóa bí mật Shamir trong câu hỏi lưạ chọn “1 trong K”;
- Mô phỏng việc xác thực người bỏ phiếu bằng chữ ký số Elgamal.
Việc xây dựng hệ thống bỏ phiếu điện tử là một công việc đòi hỏi sự phối hợp đồng bộ của nhiều đơn vị, cần có hệ thống thiết bị phần cứng, phần mềm hỗ trợ. Kết quả nghiên cứu của luận văn là cơ sở khoa học vững chắc để có thể triển khai hệ thống trong thực tế tại trường PTTH Chuyên Hạ Long (khi có đủ điều kiện về thời gian, nhân lực, vật lực). Hệ thống bỏ phiếu điện tử không chỉ ứng dụng cho bài toán khảo sát ý kiến của học sinh tại trường PTTH Chuyên Hạ Long mà hoàn toàn có thể ứng dụng trong bài toán khác như: Khảo sát ý kiến, thăm dò dư luận, bầu cử nói chung…
Xây dựng chương trình thử nghiệm