[发明专利]基于区块链的具有隐私保护功能的公平彩票发行方法

说明书

本发明公开了一种基于区块链的具有隐私保护功能的公平彩票发行方法，方法包括用户端和彩票机构发行端，以及链上智能合约。本发明通过混币技术和零知识证明技术隐藏用户的购买金额，并切断购彩人与中奖人的联系；通过非对称加密隐藏用户的兑奖号码；通过有限域上拉格朗日插值多项式和可验证随机函数，所有用户的彩票信息公平地参与开奖结果的产生过程，并且结果公开可验证；通过对称加密在区块链上隐藏中奖人的奖金信息。本发明在没有可信第三方的情况下保证彩票发行的公平性、可验证性、隐私性和鲁棒性，并且可以抵抗伪造攻击和仿冒攻击。中奖结果与用户购买次序无关，最后一名购彩用户也无法利用已有的彩票信息提前预测或控制中奖结果。

【技术领域】

本发明涉及区块链与彩票发行技术领域，具体涉及基于区块链的具有隐私保护功能的公平彩票发行方法。

【背景技术】

2019年中国彩票销售总额达4220.5亿元[1]。在各种类型的彩票中，乐透数字型彩票在彩票市场中占据较大份额，其规则为用户选择一组数字作为彩票兑奖号码，开奖时彩票机构发行端随机抽取若干数字作为中奖序号。

但传统彩票活动存在一些弊端。首先，彩票机构发行端是集中化系统，彩票活动的公平性主要依靠彩票机构发行端是否依照规则举办活动，这就导致彩票活动通常做不到完全公开透明，存在许多漏洞，用户也无法追踪彩票活动的运行情况。中奖号码的选择是由彩票机构发行端执行，其随机性并不能被验证，且彩票奖金的去向也不为公众所知。其次，彩票活动以中心化多层次的模式运行，这就需要涉及大量人力物力，额外投入大。为了简化彩票流程，发行和购买门槛较低的网络电子彩票应运而生。但由于网络环境的复杂性，很难对网络彩票活动进行有效监管，非法彩票的出现极大扰乱了彩票行业的运行，且不利于彩票事业的发展。

区块链技术具有去中心化、信息公开透明且不可篡改等特点，给出了解决以上问题的新思路。利用区块链简化彩票活动流程，只保留其核心步骤，用户可以在不依赖可信第三方的情况下直接与链上进行交互，省去了许多中间环节。智能合约是存储在区块链上、可以被触发执行的一段程序代码。合约可以根据预设的规则做到自动执行彩票流程，执行结果在链上公开且无法改变，用户可以随时在链上查看活动进展和执行结果，消除了彩票机构作弊的可能性，保证了彩票活动的公平性，提高彩民的信任度和参与度，有利于进一步推动彩票事业的发展。

近年来，已经提出了几个基于区块链的彩票方案。DeLottery是基于区块链和智能合约的分布式彩票方案[3]。用户以Commit-Reveal方式结合Randao来产生中奖结果，避免了利用区块信息产生随机数可能发生的节点攻击问题。但此方案用户需要额外投入押金，提高了参与彩票活动的门槛。Hawk是一个区块链智能合约框架[4]，它提供了交易隐私功能，利用承诺和零知识证明在链上隐藏交易数据和交易金额。但方案中的管理员还是一个中心化的角色，难以保证他不会泄露用户的隐私且诚实的进行计算。此外Hawk并不能隐藏交易的发送者和接收者。BanFEL方案利用拉格朗日插值多项式，实现了公平可验证的抽奖过程[5]。吉建勋等人提出了一种应用区块链的彩票随机出号方法，通过对彩票客户端的转账请求、区块数和区块信息进行一系列哈希运算得到彩票出号数[6]。但由于区块链上的信息都是公开透明的，购彩人的个人信息和彩票信息公布在链上，所有人都可以看到，这就产生信息泄露的可能性。因此，需要一种基于区块链的、能够保证公平的且具有隐私保护功能的彩票发行系统。

参考文献

[1]https://www.qianzhan.com/analyst/detail/220/200408-e9933a9a.html

[2]Andrew Miller,Iddo Bentov:Zero-Collateral Lotteries in Bitcoin andEthereum.EuroSP Workshops 2017:4-13.