基于区块链的匿名电子投票方案研究与设计
发布时间：2020-12-08 15:48
在当今的信息时代,电子投票由于成本低、效率高、方便快捷、计票简单的特点正慢慢取代传统纸质投票。但是就目前已有的电子投票而言,仍然存在很多需要解决的问题。由于现有电子投票系统都是建立在第三方服务器的基础之上,因此存在数据不够公开透明,且容易被篡改或者伪造;不能保证选民的隐私和选票的隐私性;不能对选民的选票的有效性进行公开验证等问题。这些问题没有很好的解决之前,电子投票的应用仍然受限。自比特币发布以来,区块链技术和以太坊技术的发展,为电子投票的设计带来了新的解决方案和解决思路。区块链技术由于其去中心化,不可篡改的特点,可以弥补当前电子投票系统存在的问题和不足。所以将区块链技术和电子投票方案结合的研究有很重要的意义和前景,本文针对这一思路作了如下工作:1、分析了投票的应用场景,对比了各种投票实现方式存在的一些问题,分析了将区块链应用于电子投票的意义。2、详细介绍了区块链相关技术和以太坊相关技术及技术关键细节。3、针对当前电子投票系统在匿名性,透明性,公开计票等方面存在的问题,本文提出了一种基于一次性环签名的区块链的电子投票方案。方案中利用一次性环签名对投票者身份信息进行加密,可以保证投票者的...
【文章来源】：江西理工大学江西省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
论文组织结构图 第一章绪论：介绍和分析了投票的应用场景，比较了传统纸质投票和基于密码的电子
第二章相关技术综述15块包含了区块头和区块主体部分，区块头包括，当前版本号（Version）、父块Hash值（prevBlockHash）、Merkle树根值（MerkleRoot）、时间戳（Timestamp）、当前区块Hash值（Bits）、随机数（Nonce）。当前的版本号（Version）表明了区块要根据该版本遵循的验证规则;上一区块的Hash（hashPrevBlock），是一个256比特的值，存储了前一个区块的Hash值，这样所有的区块就前后相连组成了区块链，但实际上区块链不是一条单独的链，因为可能出现多个新产生的区块都指向同一个父块，这样就产生了子链，这些子链也同样是存储在区块链当中，但区块链只以最长的那条链上为准[38]，区块链的第一个区块称为创世区块没有父块；Merkle树的根值(hashMerkleRoot)指的是所有存在该区块的交易的Hash值，将区块中的所有交易作为叶子节点形成Merkle树的根的值，这可以保证区块内的交易信息未被篡改，而且可以很方便的验证交易是否在该区块中，如图2.2区块结构图所示；时间戳(Timestamp)表示该区块产生的时间；当前区块的Hash值（Bits）也代表了挖矿难度；随机数(Nonce)指的是挖矿过程中产生的随机数。图2.1 区块链简化示意图 如图2.2区块结构图所示，区块体体包括了区块计数器和交易列表，其中交易计数器表明了该区块内包含的交易的数量，交易列表则是存储在该区块内的所有交易信息。一个区块可以包含的最大交易数量取决于区块的大小和每笔交易的大校
第二章相关技术综述16图2-2 区块结构图 （2）区块链运行机制如图2.3区块链运行机制[39]，用户A想要向用户B发送一笔交易，用户B首先需要通过非对称加密技术生成自己的一对公私钥地址，通过一些处理可以生成B的钱包地址(当然A也同样需要使用相同的加密方式生成自己的一对公私钥地址和钱包地址)，然后只将B的钱包地址告诉A,用户A再向B的钱包地址发起一笔交易，并使用A的私钥进行签名，以确定交易是由A发起的。此时B已经收到了这笔交易，但是B暂时不能使用，因为还没有得到系统的确认，只有等到全网的大部分节点（51%机制）都确认后才是有效的交易[24]。之后，A会把这笔交易发送到区块链网络，告诉其它节点这笔交易数据，其它节点在收到这笔没有确认的交易后，竞相计算，争夺记账权（这个过程称为挖矿），他们需要找到一个随机数，使得包含该交易数据的新区块加上这个随机数可以满足挖矿的难度系数（使目标区块的Hash满足以若干个0开头），率先完成计算的节点，将获得一定的奖励，同时也向全网广播这个消息，其它节点在收到这个消息之后，结束工作量的证明，并对新的区块进行验证，验证通过则将新的区块加入到原区块链末尾。这就是一个完整的区块链运行机制。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于区块链的网络安全技术综述[J]. 陈烨,许冬瑾,肖亮. 电信科学. 2018(03)
[2]区块链交易数据隐私保护机制[J]. 祝烈煌,董慧,沈蒙. 大数据. 2018(01)
[3]区块链技术基础及应用研究综述[J]. 马昂,潘晓,吴雷,郭景峰,黄倩文. 信息安全研究. 2017(11)
[4]区块链隐私保护研究综述[J]. 祝烈煌,高峰,沈蒙,李艳东,郑宝昆,毛洪亮,吴震. 计算机研究与发展. 2017(10)
[5]基于区块链2.0的以太坊初探[J]. 李赫,孙继飞,杨泳,汪松. 中国金融电脑. 2017(06)
[6]基于同态实现多候选人的电子投票方案[J]. 黄仕杰,洪璇. 计算机应用与软件. 2017(03)
[7]区块链技术及其应用[J]. 黄征,李祥学,来学嘉,陈克非. 信息安全研究. 2017(03)
[8]区块链的技术原理和意义[J]. 卿苏德,姜莹,王秋野. 电信网技术. 2016(12)
[9]基于时间释放加密和数字签名的匿名电子投票方案[J]. 徐紫枫,曾康,周福才. 计算机应用与软件. 2016(12)
[10]区块链技术发展现状与展望[J]. 袁勇,王飞跃. 自动化学报. 2016(04)
本文编号：2905320
【文章来源】：江西理工大学江西省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
论文组织结构图 第一章绪论：介绍和分析了投票的应用场景，比较了传统纸质投票和基于密码的电子
第二章相关技术综述15块包含了区块头和区块主体部分，区块头包括，当前版本号（Version）、父块Hash值（prevBlockHash）、Merkle树根值（MerkleRoot）、时间戳（Timestamp）、当前区块Hash值（Bits）、随机数（Nonce）。当前的版本号（Version）表明了区块要根据该版本遵循的验证规则;上一区块的Hash（hashPrevBlock），是一个256比特的值，存储了前一个区块的Hash值，这样所有的区块就前后相连组成了区块链，但实际上区块链不是一条单独的链，因为可能出现多个新产生的区块都指向同一个父块，这样就产生了子链，这些子链也同样是存储在区块链当中，但区块链只以最长的那条链上为准[38]，区块链的第一个区块称为创世区块没有父块；Merkle树的根值(hashMerkleRoot)指的是所有存在该区块的交易的Hash值，将区块中的所有交易作为叶子节点形成Merkle树的根的值，这可以保证区块内的交易信息未被篡改，而且可以很方便的验证交易是否在该区块中，如图2.2区块结构图所示；时间戳(Timestamp)表示该区块产生的时间；当前区块的Hash值（Bits）也代表了挖矿难度；随机数(Nonce)指的是挖矿过程中产生的随机数。图2.1 区块链简化示意图 如图2.2区块结构图所示，区块体体包括了区块计数器和交易列表，其中交易计数器表明了该区块内包含的交易的数量，交易列表则是存储在该区块内的所有交易信息。一个区块可以包含的最大交易数量取决于区块的大小和每笔交易的大校
第二章相关技术综述16图2-2 区块结构图 （2）区块链运行机制如图2.3区块链运行机制[39]，用户A想要向用户B发送一笔交易，用户B首先需要通过非对称加密技术生成自己的一对公私钥地址，通过一些处理可以生成B的钱包地址(当然A也同样需要使用相同的加密方式生成自己的一对公私钥地址和钱包地址)，然后只将B的钱包地址告诉A,用户A再向B的钱包地址发起一笔交易，并使用A的私钥进行签名，以确定交易是由A发起的。此时B已经收到了这笔交易，但是B暂时不能使用，因为还没有得到系统的确认，只有等到全网的大部分节点（51%机制）都确认后才是有效的交易[24]。之后，A会把这笔交易发送到区块链网络，告诉其它节点这笔交易数据，其它节点在收到这笔没有确认的交易后，竞相计算，争夺记账权（这个过程称为挖矿），他们需要找到一个随机数，使得包含该交易数据的新区块加上这个随机数可以满足挖矿的难度系数（使目标区块的Hash满足以若干个0开头），率先完成计算的节点，将获得一定的奖励，同时也向全网广播这个消息，其它节点在收到这个消息之后，结束工作量的证明，并对新的区块进行验证，验证通过则将新的区块加入到原区块链末尾。这就是一个完整的区块链运行机制。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于区块链的网络安全技术综述[J]. 陈烨,许冬瑾,肖亮. 电信科学. 2018(03)
[2]区块链交易数据隐私保护机制[J]. 祝烈煌,董慧,沈蒙. 大数据. 2018(01)
[3]区块链技术基础及应用研究综述[J]. 马昂,潘晓,吴雷,郭景峰,黄倩文. 信息安全研究. 2017(11)
[4]区块链隐私保护研究综述[J]. 祝烈煌,高峰,沈蒙,李艳东,郑宝昆,毛洪亮,吴震. 计算机研究与发展. 2017(10)
[5]基于区块链2.0的以太坊初探[J]. 李赫,孙继飞,杨泳,汪松. 中国金融电脑. 2017(06)
[6]基于同态实现多候选人的电子投票方案[J]. 黄仕杰,洪璇. 计算机应用与软件. 2017(03)
[7]区块链技术及其应用[J]. 黄征,李祥学,来学嘉,陈克非. 信息安全研究. 2017(03)
[8]区块链的技术原理和意义[J]. 卿苏德,姜莹,王秋野. 电信网技术. 2016(12)
[9]基于时间释放加密和数字签名的匿名电子投票方案[J]. 徐紫枫,曾康,周福才. 计算机应用与软件. 2016(12)
[10]区块链技术发展现状与展望[J]. 袁勇,王飞跃. 自动化学报. 2016(04)
本文编号：2905320
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