投票系统中如何使用区块链？

了解基于区块链的投票系统

区块链技术已成为重新构想传统投票机制的一种变革性工具。从本质上讲，区块链是一个分散的，不可变的分类帐，可记录跨计算机网络的交易。当应用于投票系统时，它可以确保每次投票都是安全，透明且耐受性的。与容易受到操纵或数据丢失的集中数据库不同，区块链在多个节点上分发数据，这使得未经授权的更改几乎不可能。每次投票都被加密并添加为链条的盖帽，创建了永久且可验证的记录。这种权力下放消除了单一的失败点，并降低了选举欺诈的风险。

区块链投票的关键特征

区块链的几种特征使其适合安全投票：

• 不变性：一旦对区块链进行投票，就无法更改或删除。这确保了选举结果的完整性。
• 透明度：虽然投票仍然是匿名的，但授权参与者可以看到整个过程，从而在不损害选民隐私的情况下实现公众可审计性。
• 权力下放：没有一个实体控制系统，降低了政府或第三方操纵的风险。
• 密码安全：投票是使用公开密码术保护的，每个选民都有一个私钥来投票和公共密钥来验证它。
• 实时验证：选民可以确认他们的投票是正确记录的，而无需透露他们的选择。

  这些功能共同解决了传统投票系统中的共同问题，例如投票填充，丢失的选票和延迟的结果。

  区块链投票的工作方式：逐步流程

  实施区块链投票系统涉及几个关键阶段：
• 选民经过经过验证的身份系统进行注册，通常使用政府发行的ID或生物识别技术。经过验证，该系统发布了与选民身份相关的数字钱包。
• 选民收到了独特的加密密钥对：签署票数的私钥和验证公共密钥。
• 选举期间，选民访问投票界面，选择其候选人，并用私钥签署投票。
• 签名的投票被广播到区块链网络，该网络在该网络上验证了签名，并确保选民投票不止一次。
• 经过验证后，投票将被加密并添加到新区块中，然后将其附加到区块链上。
• 选民可以使用公共跟踪器确认他们的投票已包含在分类帐中，而无需揭示其选择。

  此过程可确保端到端的验证性，这意味着选民和审计师可以确认个人和整体投票计数。

  防止双重投票并确保资格

  数字投票的主要挑战之一是防止个人多次投票。区块链系统通过智能合约和身份验证协议解决此问题。
• 在投票之前，智能合约通过引用保存在区块链上的预先批准的注册表来检查选民的资格。
• 一旦提交和验证投票，该合同将选民的公钥标记为“投票”，使得不可能提交另一票。
• 该系统使用零知识证明或类似的隐私技术来验证资格而无需公开个人数据。
• 选举当局维持着合格选民的白名单，并且网络拒绝任何没有适当证书的投票的尝试。

  这种机制可确保一个人，一票，民主选举的基石，同时保持数据隐私。

  安全措施和攻击性

  区块链投票系统结合了多层安全以防御威胁：
• 端到端加密：从离开选民的设备到将其记录在区块链上的那一刻起，所有投票数据都是加密的。
• 分布式共识：网络使用诸如股份证明（POS）或实用拜占庭式容错（PBFT）之类的协议来验证交易，从而确保即使某些节点遭到损害，也可以确保跨节点的一致性。
• DDOS保护：投票平台由使用内置缓解工具的分散网络或云基础架构托管，以抵制拒绝服务攻击。
• 空调签名设备：在高安全性实施中，私钥存储在离线设备上，以防止远程黑客入侵。
• 选举后审计：独立审核员可以下载区块链并验证统计的情况下，而无需获得个人票，这要归功于加密哈希。

  这些措施使基于区块链的系统具有抗篡改，黑客和内幕威胁的弹性。

  现实世界实施和案例研究

  几个国家和组织试行了区块链投票：
• 爱沙尼亚在其电子政务基础架构中使用区块链，包括用于公共记录的安全数字身份和数据完整性，为将来的电子投票扩展奠定了基础。
• 美国西弗吉尼亚州于2018年进行了审判，允许海外军事人员通过区块链移动应用程序进行投票，从而确保安全和及时参与。
• 俄罗斯莫斯科在2019年的市政选举中测试了基于区块链的电子投票系统，尽管它面临透明度和访问控制的批评。
• 塞拉利昂（Sierra Leone）在2018年大选中探索了区块链，以进行投票，独立观察家监视了分类帐的准确性。

  这些案例证明了区块链投票的可行性，同时强调了透明度，公众信任和强大设计的重要性。

  常见问题

  区块链投票可以被黑客入侵吗？尽管没有系统完全免疫，但区块链的分散性质和加密保护措施使大规模黑客攻击极为困难。更改单一投票将需要控制网络计算能力的51％以上，这在分布良好的系统中是不切实际的。但是，诸如选民设备或身份系统之类的终点仍然是潜在的漏洞。

  选民匿名如何保存在公共区块链上？投票使用加密技术脱离了个人身份。区块链仅记录加密的投票和公钥。零知识证明或混合网可以进一步掩盖选民与投票之间的联系，确保隐私，同时允许验证。

  如果选民失去私钥会怎样？失去私钥通常意味着失去投票能力，因为这是签署选票的要求。系统可能会提供安全的恢复机制，例如具有严格访问控制的多签名钱包或托管备份，但必须仔细设计以避免集中化风险。

  没有智能手机或互联网的人可以访问区块链投票系统吗？可访问性仍然是一个挑战。大多数区块链投票平台都需要与互联网连接的设备。为了确保包容性，混合模型可以提供具有区块链集成或通过数字验证的离线注册的面对面的售货亭，从而确保所有公民都可以参与。