[논문 리뷰] Blockchain Based Secured E-voting by Using the Assistance of Smart Contract

Kazi Sadia, Md Masuduzzaman외 2명|arXiv (Cornell University)|2019. 10. 30.

Blockchain Technology Applications and Security참고 문헌 10인용 수 13

한 줄 요약

이 논문은 블록체인과 스마트 계약을 활용하여 투표의 무결성, 투표자 익명성, 투명성을 보장하는 완전히 탈중앙화된 전자 투표 시스템을 제안한다. 제3자 중개자를 제거하고 스마트 계약을 통해 규칙을 강제함으로써, 투표 조작, 강요, 중복 투표를 방지하면서도, 검증 가능하고 변경 불가능하며 효율적인 투표를 실현하며 종단 간 감사 기능을 제공한다.

ABSTRACT

Voting is a very important issue which can be beneficial in term of choosing the right leader in an election. A good leader can bring prosperity to a country and also can lead the country in the right direction every time. However, elections are surrounds with ballot forgery, coercion and multiple voting issues. Moreover, while giving votes, a person has to wait in a long queue and it is a very time consuming process. Blockchain is a distributed database in which data are shared with the participant of the node and each participant holds the same copy of the data. Blockchain has properties like distributed, pseudonymous, data integrity etc. In the paper, a fully decentralized evoting system based on blockchain technology is proposed. This protocol utilizes smart contract into the evoting system to deal with security issues, accuracy and voters privacy during the vote. The protocol results in a transparent, non editable and independently verifiable procedure that discards all the intended fraudulent activities occurring during the election process by removing the least participation of the third party and enabling voters right during the election. Both transparency and coercion are obtained at the same time.

연구 동기 및 목표

• 기존 전자 투표 시스템의 핵심 취약점인 투표 조작, 강요, 중복 투표 문제를 해결하기 위해.
• 완전히 탈중앙화된 투표 아키텍처를 통해 중앙 집중적 기관에 의존하는 것을 제거하기 위해.
• 종단 간 검증 가능성과 감사 기능을 유지하면서도 투표자 익명성을 보장하기 위해.
• 블록체인의 변경 불가능성과 스마트 계약의 강제 실행 기능을 활용하여 투표 과정을 자동화하고 보안화하기 위해.
• 위조 활동에 저항하는 투명하고 편집 불가능하며 독립적으로 검증 가능한 선거 기반 시스템을 제공하기 위해.

제안 방법

• 시스템은 투표를 분산형으로 기록하고 변경 불가능한 레지스트리로 저장하기 위해 허가된 블록체인을 사용한다.
• 스마트 계약은 블록체인 상에 배포되어 투표 규칙을 강제하고, 투표자 자격을 검증하며, 투표를 자동으로 집계한다.
• 각 투표자는 고유한 암호학적 신원을 부여받아 신원을 노출하지 않은 채로 인증할 수 있다.
• 투표는 암호화되어 블록체인에 저장되어 기밀성을 유지하면서도, 집계 과정의 공개 검증을 가능하게 한다.
• 프로토콜은 개인 검증 가능성과 보편 검증 가능성을 모두 지원하여, 투표자가 자신의 투표가 정확히 기록되었는지 확인할 수 있다.
• 중앙 기관을 제거함으로써 공격 표면을 줄이고 단일 장애 지점의 위험을 방지한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 블록체인 기반 전자 투표 시스템은 투표자 익명성을 유지하면서도 종단 간 검증 가능성을 확보할 수 있는가?
• RQ2 스마트 계약을 통해 중앙 집중적 감시 없이도 투표 규칙을 강제하고 위조를 방지할 수 있는가?
• RQ3 탈중앙화가 전자 투표 시스템의 보안성과 신뢰성에 얼마나 기여하는가?
• RQ4 투표의 무결성을 투명하게 유지하면서도 강요를 방지할 수 있는가?
• RQ5 블록체인과 스마트 계약의 통합이 투표 봉인 및 중복 투표와 같은 일반적인 전자 투표 취약점을 어떻게 제거하는가?

주요 결과

• 제안된 시스템은 완전한 탈중앙화를 달성하여 투표 과정에서 신뢰할 수 있는 중앙 기관이 필요 없어졌다.
• 스마트 계약은 인간의 간섭 없이도 정의된 규칙에 따라 정확하게 투표가 집계되도록 보장한다.
• 시스템은 개인 검증 가능성과 보편 검증 가능성을 모두 제공하여, 투표자가 자신의 투표가 정확히 기록되고 집계되었는지 확인할 수 있다.
• 투표자 신원을 드러내지 않으면서도 투표를 투표자와 연결하는 암호학적 기법을 통해 투표 익명성이 유지된다.
• 블록체인의 변경 불가능성 덕분에, 한 번 기록된 투표는 수정되거나 삭제될 수 없어 조작을 방지한다.
• 암호학적 및 프로토콜 수준의 제어를 통해 시스템은 투표 봉인, 강요, 중복 투표와 같은 일반적인 전자 투표 위협을 효과적으로 완화한다.