基于区块链的电子投票系统设计与实现文献综述

 2022-11-27 16:49:23

电子投票因为应用范围的广泛性,其安全问题吸引了大量学者进行研究。1985年,Gohen和Fisher开发了一种基于同态加密的电子投票方案。在某种程度上,选民的身份问题已经得到解决。通过PKI技术有效保护选民的隐私。2006年,S Canard等密码学家提出了两种基于阈值的MIX-NET解决方案和基于公平盲签名技术的基于阈值方案。用于防止恶意混合服务器攻击电子投票系统以篡改投票结果。但该方案在可验证性方面依然存疑。在2013年,X Yi和E Okamoto一起提出了基于同态加密的面向选民的通信信道电子协议,但该协议的投票人的隐私将受到威胁,因为投票过程过于公开,因此也有一定的弊端。

随着国内外互联网的快速发展和互联网普及率的提高,更快,更方便,用户导向的在线投票系统逐渐取代了线下投票。同时,随着微信、微博越发受到广大网民的喜爱和欢迎,新流行的微博投票、微信公众号投票也逐渐成为近几年的流行趋势。但是现有的网上投票系统依然存在投票人的隐私没有得到正当保护,投票数据面临被篡改的危险、第三方可信度无法得到保证、投票结果不可验证等诸多问题。

区块链技术具备两大特征,既不能篡改和交易可追溯,这样有利于解决线上投票无法保证公开、公正的一些问题,例如欺诈选票、不诚实的第三方、选民隐私泄露、恶意敌手攻击等问题,保障投票方合法权益。在网络技术领域,区块链技术可以说是一项革命性创新,也是当前研究的热门话题。

国外互联网发展一直优于国内,但是国内外面临着相同的问题:网上投票的公平性和数据的真实完整性无法得到保证。所以在重大的选举活动中,尤其是由政府开展的重要投票选举中,多数国家和政府还是选举了线下投票的方式,虽然耗时耗力,但在国家作为诚信第三方的强有力监督下,篡改选票的可能性相对网络投票更小一点,。因此,网络上自由组织开展的大规模电子投票依然需要技术的优化和革新。区块链技术的价值也吸引了许多外国组织的探索和研究。使投票更加高效、便捷,同时保证投票的公正和安全是所有国内外开发者的共同目标。

区块链结构如图所示,由区块构成的链式结构,区块分为区块头部和区块体两部分,每个当前区块的头部都包含有上一个区块的哈希散列及用于实现挖矿机制(区块链中决定哪个节点获得一个区块记账权的方式)的随机数,以及时间戳,Merkle树根节点等信息。区块体中记录了交易的数量和详情,采用Merkle树的方式进行记录,以保证每笔交易的完整性及确定性。

按照区块链的应用范围和发展划分,区块链架构可以分为区块链1.0、区块链2.0、区块链3.0。区块链1.0是以比特币为为代表的数字货币应用,是与转账、汇款和数字化支付相关的密码学货币应用,主要围绕支持虚拟货币的实现,虽然有一定的灵活性但是在其他场景的应用显得非常局限。随着人们对区块链的技术的重视,区块链2.0随之出现,他主要是智能合约应用,把区块链作为一个可编程的分布式信用基础设施,区块链技术的应用范围扩展到支撑一个区中心化的市场,如股票、债券、期货、抵押、知识产权、房产等。区块链3.0则是超越货币、经济和市场的区块链的应用,可用于实现全球范围内的物理资源和人力资产的分配,支持广义资产及行业应用,特别是在政府、科学、健康、文化和艺术领域的应用。

以太坊作为区块链2.0的典型代表,有以下优势:

  1. 支持智能合约

使用了以太坊的底层应用平台,开发者可以发布和编写各种类型的智能合约,用来实现应用程序的功能。

  1. 适用绝大多数应用场景的交易速度

通过采用新的共识算法,在以太坊的交易速度有了显著提高,已经可以满足绝大多数应用场景对交易速度的需求。

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