[发明专利]一种基于联盟链的k-out-of-m匿名投票方法

说明书

本发明公开了一种基于联盟链的k‑out‑of‑m匿名投票方法，该方法包括：投票管理者将每位投票者的身份信息发送给认证中心CA进行身份注册，注册后激励智能合约生成每位投票者的密钥匹配元素，通知投票者获取自己的签名公钥、签名私钥和同态加密公钥；认证中心CA根据同态加密算法BGV生成用于投票的同态加密公私钥对，将同态加密私钥发送给智能合约的计票中心，计票中心判断认证是否成功；投票者通过智能合约进行合法性签名验证，若合法性签名正确，则生成投票记录表，同时将投票者的合法性签名公布到区块链上；智能合约的计票中心按照既定规则，验证选票合法性，若选票合法，则累加合法的同态密文，对同态密文进行解密后公示，并发布到区块链上。

技术领域

本发明涉及区块链中的密码学技术领域，具体来说，涉及一种基于联盟链的k-out-of-m匿名投票方法。

背景技术

投票是现代民主社会的一种重要的民主活动，它能够充分发挥公民的选举权与被选举权，切实维护人民的利益，传统的投票方式是纸投票，然后再公开进行点票、唱票，然而传统投票并不能完全实现公平公正，会由于人为失误、投票丢失等原因造成最后的结果不可信，随着信息科学技术的进步，电子投票应运而生，它是一种综合各种密码学知识的应用，涉及到公钥加密体制、数字签名、同态加密、零知识证明等多个方面，因其安全、高效、可信等特点，可以实现公平、公正和公开的投票选举功能，相比传统纸质投票，电子投票在计票准确性、人力成本与实现范围方面都有明显优势。

电子投票的概念在1981年首次由Chaum提出，根据底层的密码学技术，当前的电子投票方案主要分为3类：基于混合网络协议的电子投票方案、基于盲签名/环签名的电子投票方案、基于全同态加密的电子投票方案；其中，全同态加密能够实现在密文上的任意计算，具体来说就是在无需解密密钥的情况下，对密文做任意计算，解密之后对明文做相同的操作，第一个真正的全同态加密方案在2009年由Gentry提出，随及引发了全同态加密研究的热潮，经过近十年的不断优化，全同态加密的效率得到很大提高，在某些场景下可以实用化；N.P.Smart and F.Vercauteren在2010年提出了单指令多数据(Single InstructionMultiple Data,SIMD)技术，利用CRT定理将明文空间划分为几个“明文槽”，将多个数据编码成一个明文消息，进而加密为一个打包的密文，同步地对每个数据进行同态操作，2013年Halevi等人公开了实现BGV方案的函数库HElib，HElib是使用C++编写的同态加密函数库，着重聚焦使用SV密文封装技术和GHS优化算法，2018年3月，IBM发布了新版本HElib同态加密库，效率提升了15～75倍。

区块链是随着比特币数字加密货币而兴起的一种全新技术，本质是一个点对点网络的分布式账本数据库，通过建立一个共同维护且不可篡改的数据库来记录过去的所有交易，所有的区块链节点都可以通过智能合约、点对点记账、数字加密方式达成共识，而不需要任何中央信任机构，联盟链是一种具有身份准入机制的区块链，一个节点必须经过身份认证才能加入条链中，通常由认证中心CA为节点颁发证书。

智能合约是运行在区块链上的、实现特定交易功能的一段程序，它本身是一个系统参与者，对接收到的信息进行回应，可以接收和储存价值，也可以向外发送信息和价值，这个程序就像一个可以被信任的人，可以临时保管资产，总是按照事先的规则执行操作，智能合约的代码和状态是公开的，联盟链上的用户可以对代码功能进行审核，联盟链中的智能合约语言具有图灵完备性，并可与联盟链外数据进行交互，智能合约一旦被部署到联盟链上，就会一直运行且不可篡改。

电子选举是对传统选举的扩充，分为“两选一”、“多选一”和“多选多”等几种方式，电子选举方案至少应该达到实际选举同样的安全性，即满足选民身份的合法性、投票的秘密性、计票的完整性、选举结果的可验证性等基本要求，当前的电子投票方案大多是针对“两选一”、“多选一”，而现实生活中经常需要“多选多(k-out-of-m)”的选举方式，即从m个候选人选举出k人，每个选举人可以选出最多k个人，然后对他们每个人投一票。

发明内容