[发明专利]一种基于区块链的强匿名电子投票协议

说明书

本发明属于信息安全领域，具体涉及一种基于区块链的强匿名电子投票协议。该协议实现了n个投票者在m个候选者中匿名选出一个获胜者的目的，通过兼容比特币区块链确保数据的可信性，借助混币策略为投票过程提供强匿名性，确保投票者的隐私安全，增强投票的公平性。链上交易方案可确保投票者数量不受比特币脚本限制，并且投票失败可赎回比特币。本协议包括监管者、混淆商、投票者、候选者、区块链五类实体，分为预投票和投票两个阶段：其中预投票阶段分为身份注册、身份混淆、选票生成三个步骤；投票阶段包括构造投票交易、收集选票、投票成功、投票失败。

技术领域

本发明属于信息安全领域，具体涉及一种基于区块链的强匿名电子投票协议。

背景技术

区块链具有去中心化、不可篡改、匿名性等特点，无中心化TTP，使得数据不会被某一方主导，数据存入区块链后无法修改，增加了数据的可信性，匿名性则可保护用户隐私，天然符合电子投票系统的需求。区块链技术诞生以来，学术界和工业界对其本身的优化及其在各个领域的应用进行了深入的研究，投票也是区块链技术的探索应用领域之一。比特币(BitCoin)的概念最初由中本聪在2009年提出，根据中本聪的思路设计发布的开源软件以及建构其上的P2P网络。比特币是一种P2P形式的数字货币。点对点的传输意味着一个去中心化的支付系统。比特币作为新型的去中心化的数字货币在投票、设计公平交换协议等领域也有着广泛的应用。当前基于比特币的投票方案中，对投票者的身份隐私保护不足，影响了投票的公平性。混淆问题源自程序混淆，目的在于通过一定的技术手段，在保持原程序的功能不变的同时使得程序变的“不可识别”，是密码学研究的热点之一。

关于区块链在投票领域上的应用，Zhao等人较早提出使用比特币设计投票协议，他们的方案在于使得n个投票人各拥有1个比特币，为两个候选人之一进行投票，此协议只能进行2选1投票。另外在该方案中存在丧失匿名性的问题，投票的公平性无法保证。Jason等人提出一种Prepaid Bitcoin cards(PBCs)，PBC包含预支付了比特币的地址及对应私钥，但其方案分发实物浪费人力物力。Bartolucci等人设计了一种基于份额的区块链投票协议，即所谓SHARVOT协议，但无法满足多候选人和多选票人的需求。Takabatake等人使用Zerocoin辅助比特币来为选票提供匿名性，但当投票规模较大时效率较低。

发明内容

为解决现有技术的上述问题，本发明提供一种基于区块链的强匿名电子投票协议，实现了n个投票者在m个候选者中匿名选出一个获胜者的目的，解决了匿名性的问题。通过兼容比特币区块链确保数据的可信性，借助混币策略为投票过程提供强匿名性，确保投票者的隐私安全，增强投票的公平性。链上交易方案可确保投票者数量不受比特币脚本限制，并且投票失败可赎回比特币。

本发明提供的协议具体如下：

该协议包括监管者、混淆商、投票者、候选者、区块链五类实体。

所述监管者为所述协议引入的可信第三方(trusted third party，简称TTP)，实体对应为政府、银行等可信权威机构。监管者审核申请注册的投票者、候选者及混淆商，负责公开协议执行过程中的部分信息并向混淆商颁发群证书。监管者的引入牺牲了一定的去中心化属性，但极大提升了协议执行效率，增加了协议安全性，是值得的。

所述候选者为被投票者，向监管者申请注册并成功才可被投票，获得票数最多的候选者胜出。

所述投票者向监管者申请注册并成功后可获得投票权，混淆身份后构造选票，将其投给期望的候选者。

所述混淆商向监管者申请群证书后才会被投票者认可，对合法投票者的比特币地址进行混淆，将比特币转移到匿名比特币地址。

所述区块链为数据存储和协议执行的基础设施，以匿名且不可篡改的方式记录投票情况。