[发明专利]基于部分盲签名与区块链的匿名和抗胁迫电子投票系统

说明书

本发明属于区块链技术领域，具体为基于部分盲签名和区块链技术的电子投票系统。本发明主要服务于区块链技术，研究分析Zaghloul等人提出的电子投票协议存在匿名方面的漏洞，融入基于身份的部分盲签名提出一种新的匿名和抗胁迫的电子投票协议并应用于电子投票系统，解决了原电子投票协议需要通过不同的政党进行安全多政党计算来实现匿名性的不便以及潜在的威胁漏洞。本发明中的电子投票协议主要分为7个参与方，分别为投票者、注册员、认证机构、主持人、选举候选人、区块链网络以及计票机构。

技术领域

本发明属于区块链技术领域，具体涉及一种基于部分盲签名与区块链的匿名和抗胁迫电子投票系统。

背景技术

选举委员会通过中心投票系统公布选举活动，具有选举权的选民可以通过中心投票系统投票，选举委员会完成计票工作，通过中心投票系统广播投票活动并收集所有的选票。然而单点式、中心化的投票系统承担着很大的风险，它不仅需要发布投票活动，还需要有一个庞大的数据库来存储选票信息等，有崩溃或是遭到不法人士攻击的风险。由此可以看出这种传统的电子投票系统过分依赖于一个中心化的平台来发布投票活动和存储选票，不能保证投票的安全性，而且中心化的投票系统不可避免地面临单点故障的所有风险。

若想要用电子投票完全取代传统投票，则需要一个完全安全的电子投票系统，否则难以替代。而一个成熟安全的电子投票系统需要满足以下7个基本特性：

(1)完整性：在所有投票中，系统只统计所有有效投票；

(2)合法性：经过身份认证的合法投票者才可以参与投票活动，进行投票；

(3)公正性：投票结果是公正的，不会被任何事情所左右最后的结果；

(4)唯一性：合法的投票者仅享有一次行使投票权利的机会；

(5)可验证性：投票者可以检验其投票是否生效，验证投票结果中其选票是否被成功统算；

(6)匿名性：无法通过投票来确认投票者，只有投票者自己，其他人无法得知投票者的投票；

(7)抗胁迫性：胁迫者要求被胁迫的投票者以特定方式投票，然而胁迫者无法确定投票者是否服从要求投票。

近些年来，区块链技术逐渐兴起，新起的区块链技术提供了分布式、透明和不可篡改的分布式账本。所有节点相互连接形成了区块链网络，账本由所有节点共同维护，它保存了区块链网络中所有的交易，并且会根据指定的共识协议由整个网络进行验证交易。其次区块链之上的智能合约可以自动、安全地执行，并能完全可靠地处理所有的消息传输和执行相关的计算。由此可以看出区块链能够很好的应用满足以上的特性，因此有许多学者尝试用不同的方法将区块链应用于电子投票，区块链与电子投票相结合来实现一个安全的电子投票系统。

而针对匿名性的问题，有学者运用区块链的特性来解决，也有学者运用群签名、盲签名等技术来解决。盲签名是数字签名的一种特殊类型，签名者将无法看到签名的具体内容。然而，这种“失明”的签名有着巨大的隐患，很可能会导致使用者滥用签名，因而诞生了部分盲签名，即允许签名者在签名时可以添加与使用者预先协商好的公共信息，嵌入到盲签名中，防止使用者提供非法信息或者滥用权利。既保护了用户隐私，实现匿名性，又有效地限制了使用者的权限范围。Islam等人提出了一个基于身份的部分盲签名(Identity-Based Partial Blind Signature，IB-PBS)方案。然而该方案并不完全安全，公共信息也可能会遭到攻击。因此，设计一种高效、安全的IB-PBS方案具有十分重要的意义。然而也需要预防公共信息被攻击替换，保证公共信息的安全性。