[论文解读] Blockchain Based Secured E-voting by Using the Assistance of Smart Contract

Kazi Sadia, Md Masuduzzaman+2 more|arXiv (Cornell University)|Oct 30, 2019

Blockchain Technology Applications and Security参考文献 10被引用 13

一句话总结

本文提出了一种完全去中心化的电子投票系统，利用区块链和智能合约确保选票完整性、选民隐私和透明性。通过消除第三方中介并使用智能合约强制执行规则，该系统可防止选票篡改、胁迫和重复投票，同时实现可验证、不可篡改且高效的投票，具备端到端可审计性。

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.

研究动机与目标

• 解决传统电子投票系统中的关键漏洞，包括选票篡改、胁迫和重复投票。
• 通过实现完全去中心化的投票架构，消除对中心化权威机构的依赖。
• 在保持端到端可验证性和可审计性的前提下，确保选民隐私。
• 利用区块链的不可篡改性和智能合约的强制执行能力，自动化并保障投票过程的安全性。
• 提供一种透明、不可编辑且可独立验证的选举机制，有效抵抗欺诈行为。

提出的方法

• 该系统使用许可型区块链，将选票以分布式、不可篡改的账本形式存储，所有参与者均可访问。
• 在区块链上部署智能合约，以强制执行投票规则、验证选民资格并自动计票。
• 每位选民被分配一个唯一的密码学身份，实现身份认证而不泄露其真实身份。
• 选票经过加密后存储于区块链，确保机密性，同时允许公众验证计票过程。
• 该协议支持个体可验证性和普遍可验证性，使选民能够确认其选票被正确记录和计票。
• 该架构消除了中心化权威机构，减少了攻击面，防止单点故障。

实验结果

研究问题

• RQ1 基于区块链的电子投票系统能否在保护选民隐私的同时实现端到端可验证性？
• RQ2 如何利用智能合约在无中心化监督的情况下强制执行投票规则并防止欺诈？
• RQ3 去中心化在多大程度上提升了电子投票系统的安全性和可信度？
• RQ4 该系统能否在透明的前提下同时防止胁迫并确保选票完整性？
• RQ5 区块链与智能合约的集成如何消除电子投票中常见的漏洞，如选票填充和重复投票？

主要发现

• 所提出的系统实现了完全去中心化，消除了投票过程中对可信中心化权威机构的依赖。
• 智能合约确保选票按照预定义规则被准确计票，且无需人工干预。
• 该系统同时提供个体可验证性和普遍可验证性，使选民能够确认其选票被正确记录和计票。
• 通过密码学技术保护选民隐私，将选票与选民绑定但不泄露身份。
• 区块链的不可篡改性确保一旦选票被记录，便无法被修改或删除，从而防止篡改。
• 该系统通过密码学和协议级控制，有效缓解了电子投票中常见的威胁，如选票填充、胁迫和重复投票。