区块链投票：更好的选举系统？

研究情报 区块链投票： 一个更好的选举体系？ 2024年1月Krungsri研究报告 目录 引言3 区块链与在线投票4 BVMS–一个例子6 区块链投票真的更好吗？10 KrungsriResearch观点：15一个尺码并不适合所有人。 参考文献17 免责声明 订阅我们 关于研究订阅，请联系 krungsri.research@krungsri.com 除非明确声明，否则本出版物及其所有内容均受KrungsriResearch版权保护。因此，未经事先书面许可，不得以任何形式重新使用、复制或修改本文本或其中任何部分。本报告参考了众多建立良好且可信赖的来源，但KrungsriResearch无法保证所引用材料的绝对真实性 。此外，KrungsriResearch将不对由于本报告或其中包含的数据的任何使用（直接或间接 ）导致的任何损失承担责任。本报告中表达的信息、观点和判断均为KrungsriResearch的观点，但本出版物不一定反映AyudhyaPublicCompanyLimited或同一商业集团内其他公司的观点。本报告是对KrungsriResearch在出版当天思考及观点的准确反映，但我们保留在事先通知的情况下更改这些观点的权利。 引言 区块链技术被广泛讨论，被认为是一项可能改变世界的创新。在过去十年中，区块链应用及其底层技术的发展在公共和私营部门，以及学术界都一直不懈进行。尽管对这个技术感兴趣，但泰国和全球范围内的实际应用案例仍然相对有限。大多数应用通常局限于数字资产和去中心化金融（DeFi）的使用领域。 国内对区块链技术的兴趣在泰国最近一次大选结束后得以重燃，该次选举于2023年5月14日举行 。这次选举在公众中引发了极大的兴趣，这从高达75.71%的投票率中可见一斑。许多公众积极观察投票计票过程，而媒体实体则勤勉地提供实时更新。尽管如此，官方选举结果于2023年5月25日公布，表明选举过程历时11天才告一段落。这进而引发关于在线投票是否会加速和提升计票效率的问题，以及最近的技术如区块链的整合是否会进一步增加透明度的问题。区块链技术利用分布式账本技术（DLT），这不需要一个中心权威机构来验证交易准确性。因此，将区块链技术融 入在线投票可能会促进透明度并减轻篡改担忧。 NathanonRatanathamwatPimnaraHirankasi博士 高级分析师Nathannathanon.ratanathamwat@krungsri.com +6622966389 研究部分负责人兼首席经济学家pimnara.hirankasi@krungsri.com +6622966457 区块链与在线投票 原则上，在线投票不仅应该使选民和负责监督选举的人员整个流程更加简便和方便，而且应该极大地加快计票过程。然而，在线投票的成功建立在以下四个因素之上：（1）互联网，或允许近乎即时通信和数据传输的全球互联计算机网络；（2）硬件，或投票设备，这可能包括手机、电脑或其他可供选民使用并使用的互联网设备；（3）软件，或用于控制计算机系统操作的程序或指令集 ；（4）网络安全，或维护保护互联网设备、软件、网络和数据免受未经授权访问和使用威胁的安全协议。 无论地方还是全国，当涉及大量选民的重要选举举行时 在线上，这四个因素都达到高度准备状态是至关重要的。在许多国家，投票实际上已经开始向各级别的在线选举转移，尽管这些选举往往局限于地方选举，或是在较小组织或更受限制的选民群体中进行。自2018年以来，区块链也已在一些国家的选举中得到应用，尽管这些应用仅限于单个组织内部举行的选举或限于有限地理范围内的选举，但这仍然标志着区块链赋能投票发展的重要一步。在亚洲，泰国、日本和俄罗斯已经在中小型组织或地方选举中使用了区块链，因此这些例子最常被引用。而在西方，美国的例子吸引了媒体最多的关注。 表1 2018年选举中区块链早期部署的示例 位置 目的 投票系统 开发商 曼谷，泰国 主要选举将于选择领导者民主党 一个现场电子投票系统被超过使用。120,000党员作为流程的一部分选择新民主党领袖。成员们被能够使用位于特定位置的设备进行投票。投票站或手机应用程序（D-Elect）。 Zcoin 萨拉托夫，俄罗斯 地方青年议会选举 《“Polys”电子投票系统被约》40000名选民通过特殊投票箱进行投票。 卡巴斯基实验室 茨城，日本 投票在社会发展计划关于茨城提交的由私营公司，研究单位，和教育机构 选民使用了计算机化投票系统位于茨城政府办公楼内，其中特殊设备已安装，包括一张卡片。选民身份卡阅读器，也称为“我的号码”卡片。 投票支持 西弗吉尼亚州，美国 西弗吉尼亚州中期选举选举 士兵及其家属在海外驻扎时有资格在怀俄明州中期选举中投票通过“Voatz”手机应用程序，144名个人在31个国家利用该系统进行投票。他们的选票。 Voatz 来源：Krungsri研究 目前，尽管区块链在政治选举中的应用获得了越来越多的关注，但其实际使用却引发了显著的批评。例如，2018年，当西弗吉尼亚州为有限数量的合格选民采用基于区块链的投票时，人们对系统安全性和投票计数的准确性表示担忧。这些问题是公众无法明确验证的，因为政府和涉及的公司都没有披露必要的信息。 有必要评估在选举中使用区块链的成功。专家们已经加入了他们的声音。 齐声反对，暗示系统运行期间存在高概率的错误。他们强调了对用户手机、选举系统网络以及处理数据的服务器存在的风险，所有这些都容易受到网络攻击。此外，Voatz因投票计数潜在故障而受到批评。在实践中，选民的投票是以数字形式，作为一个PDF文件，发送给县选举办公室工作人员用于打印并在计票时与传统的纸质选票一起计算。尽管这一过程有助于投票后的计票审计 ，但它并没有对投票过程做出贡献。在线选民缺乏验证他们投票是否准确记录的能力，或者自动生成的纸质选票是否真正反映了他们的意图。1/ 因此，选民被迫完全依赖国家官员和选举管理系统的诚信，相信记录的选票与投出的选票一致。 实际上，这一实例仅是围绕采用基于区块链的投票系统所涉及的无数担忧之一。 然而，无论选举是通过传统的基于纸张的方法进行，还是通过 在线平台，透明度和数据完整性始终是选举过程的中心。 相关负责人必须始终优先考虑。官员负责组织选举，需要确保这些担忧始终处于首要位置，因此 ，必须能够清楚地向选民展示，使用可信的证据，证明选举确实产生了一个“真正的赢家”。 1/https://slate.com/technology/2019/07/west-virginia-blockchain-voting-voatz.html BVMS–一个例子 一项重大的国际努力已经投入到基于区块链的投票研究以及创建确保其尽可能透明和安全的框架之中。在这些各种提案中，“基于区块链的投票管理系统”（BVMS）（Farooq,Ifthikhar&Khelifi,2022）已经获得了一定的知名度。BVMS建议使用一种灵活的共识算法来治理系统操作，使得即使在投票进行中，也能适应大量用户的需求。此外，它还包含了预防51%攻击的措施。2/在投票期间存在潜在威胁，并引入了一种链安全算法来自动验证区块链网络的正确性。此外，BVMS集成了UTXO3/并且通过智能合约机制来防止区块链网络内的不完整或恶意交易，与减轻基于区块链的投票系统相关各种漏洞的努力相一致。这些努力使BVMS区别于其他系统。 图1： 传统投票系统（左侧）与BVMS（右侧） 来源：Farooq,Ifthikhar&Khelifi,2022 2/51%攻击指的是一种针对改变交易、扭曲数据或通过拥有网络51%以上或等于的网络哈希算力来控制区块链网络的攻击。这种过度采矿控制意味着一个矿工比网络中的其他矿工拥有更大的和/或更快的采矿能力。3/UTXO代表“未使用交易输出”，或是在交易处理之后在钱包中剩余的加密货币金额，可用于未来的交易。以这种方式，UTXO类似于用纸币支付物品时收到的找零，这些找零可以用于将来购买其他商品。因此，一笔交 易的输出（在类比中，即找零）将成为下一笔交易的收入（或支付）。因此，UTXO代表了区块链交易的起点和终点。 在BVMS选举管理系统（图1）中，符合条件的选民必须有权进行投票。 设备，如手机或电脑，它们需要在该系统上注册以进行验证 他们的身份在投票前就已经确定。BVMS倡导利用智能合约来验证（1）选民是否有资格投票以及 （2）他们是否已经行使了投票权。这些验证成功完成后，用户的在线钱包将获得一枚投票币，随后用于投票。一旦使用，投票币将从用户的账户中扣除，使他们无法再次投票。在投票过程之后 ，系统验证交易详情，并将这些详情记录在区块链上。由于其结构，BVMS系统具有同时容纳大量选民的能力，无论他们的地理位置如何。此外，每位选民的交易哈希值都与选举结果一起存储在区块链上，允许注册用户在他们的屏幕显示或应用程序仪表板上查看这些信息。 表2 关✃特性：BVMS BVMS框架 灵活共识算法 系统设计用于支持多种共识机制，以满足大量的需求。ofvoters.默认设置将是工作量证明共识机制，但以后可以更改。调整至其他机制，无论是权益证明、投票证明、信任证明，还是瑞波币。为了最大化性能。（每种共识机制的描述见框1） 51%攻击 系统通过以下方式防止51%攻击：(1)记录算力4/提前为每位矿工/验证者准备在监控系统之内，从而禁止哈希率超过51%来自选举期间的采矿业。（2）在矿工之前实施预选过程。选举期间，矿工在负责当局的监督下被雇佣。在投票期间，持续监控发现异常。如果矿工尝试添加一个未经验证的区块，挖矿停止，宣布51%攻击。链更长的节点获胜并垄断网络。授权式区块链要求选举权威机构批准节点进入，以防止未经授权访问。恶意节点无法加入，除非提供凭证和权限验证。运行时。 链路安全算法 链安全算法通过自动验证确保区块链的完整性。链的验证性，每次添加新块或块数据发生未经授权的更改时。算法比较新旧区块的哈希值。如果链是有效的，则Chain安全算法允许在点对点网络的所有节点上进行复制。如果出现恶意活动，检测到后，算法宣布链无效，并向网络上的所有对等节点发出通知。 未花费的交易输出（未花费交易 该系统在投票者使用他们的投票币进行投票时启动UTXO机制，并且最终，该硬币将作为矿工处理交易时的奖励转移给矿工。 输交出易，费U用T位XO置）。当选民使用他们的投票币进行投票，并且这伴随着 他们的数字签名确认后，交易将被记录，挖矿操作将开始，以及UTXO价值将被设定为零，从而防止重复投票。 智能合约 多个智能合约可能被创建和部署以服务于不同的目的。例如：(i)一份检查用户是否有投票权利的合同，一旦确认，用户将连接到另一个智能合约，该合约指定用户可以投票的候选人对于：(ii)一个与用户的国民身份号码及其钱包地址关联的智能合约检查用户钱包中是否有投票代币，然后将其（或其部分）移除（或其部分）。在投票（每位用户只能投票一次）之后，数量被设置为零，并发送通知至用户的注册移动电话；以及(iii)一个智能合约，用于检查用户是否未经确认年龄和其他个人细节后，多次投票，根据其身份信息卡片 来源：Krungsri研究 4/哈希率指的是网络矿工解决复杂数学问题以验证和保障区块链上交易的安全性所需的计算能力。更高的哈希率意味着更强的计算能力，通常会导致交易处理的安全性和效率提升。 箱子 箱1 摘要：共识算法概述 ●工作量证明(PoW) PoW系统通常涉及个人或组织，被称为“矿工”，他们会竞争解决复杂的数学问题。在一个极简化的例子中，这可能涉及到查找两个大于1的最小的能被一个大数整除的数，例如，10,336,613。一旦某个矿工提出这个问题的解决方案（在这个例子中，是2,903和3,571），其他网络参与者将确认这是否是该问题的有效解决方案，而且如果超过50%的人同意，该矿工将得到奖励。由于要将数据记录到PoW操作的区块链上需要大多数矿工的同意，一旦数据被写入