基于区块链和层次化确定性钱包的投票系统及其使用方法与流程

本发明属于公共事务管理技术领域，具体涉及一种基于区块链的投票系统及其使用方法。

背景技术：

在现有的投票系统中，投票的主办方和投票方处于一种不平等的状态。投票的主办方往往拥有投票的所有权，他们可以轻易篡改投票的结果。而且在投票过程中涉及到大量的人工操作，在从登记投票人员信息到统计投票结果，也可能存在操作人员的误操作。因此即使投票的主办方完全没有进行幕后操作，公众也无法完全信任投票的结果。因此基于传统的投票方法，很难实现一个相对公平、公开、准确的投票系统。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种公平、公开、准确的投票系统及其使用方法。

本发明提供的投票系统，是基于区块链技术的，并采用层次化确定性钱包；其结构包括：

（1）分布式账本。可以在比特币或者以太坊等提供的分布式账本的基础上进行搭建；

（2）随机地址生成模块。其功能包括利用密码学安全的伪随机数成器生成种子，对种子进行派生生成相应的地址树，并为每个地址生成一个口令，用于投票人员的身份验证；

（3）资金管理模块。其功能包括投票前对随机生成的地址转入一定的资金，投票时对资金进行转移，以及投票后资金的回收；

（4）投票模块。其功能在于屏蔽底层的技术细节。主办方可以在投票模块的软件界面上公布所有公钥所代表的地址和候选项的地址，随机分配每个投票人员的投票地址和口令；投票人员可以在软件界面上确定分配的的投票地址，对地址中的资金进行有限制的转移以及确认资金的流向；

（5）统计模块。根据投票期间分布式账本各个投票地址的记录进行统计。

本发明系统中，利用区块链的分布式账本，可以完全记录投票过程中的操作，这样消除了投票双方的信息不对称。投票结束后，投票双方都可以根据分布式账本在投票期间的记录来验证投票的结果。由于分布式账本的不可篡改性，投票主办方无法篡改或误操作投票的记录。因此基于区块链技术，可以提供一个公平、公开、准确的投票系统。

本发明系统中，使用层次化确定性钱包，其私钥是通过使用单向哈希函数，从一个共同的种子衍生出来的。种子是一个随机生成的数字，它与诸如索引号或“链码”等组合并计算得出私钥。层次化确定性钱包所包含的密钥是一种树形结构，一个父密钥可以派生出一系列子密钥，每个子密钥又可以派生出一系列孙密钥，以此类推，直到树的深度达到无穷大。在确定性钱包中，只要使用种子就可以恢复所有衍生私钥。利用层次化确定性钱包，可以一次性生成大量地址以适应投票人数，同时方便主办方对投票地址的资金进行管理。

本发明提供的投票系统使用方法，具体步骤如下：

（1）投票开始前，投票主办方使用随机地址生成模块随机生成一个种子，根据投票人数基于层次确定性钱包派生出一系列密钥以及为每个公钥所代表的地址随机生成一个口令，公钥所代表的地址在软件界面上公布，私钥留存；同时使用资金管理模块初始化密钥所代表地址的资金，这些地址里的资金就相当于传统投票中的选票；

（2）投票开始时，主办方公布代表各个候选项的地址，这些地址可以是密钥树中的地址，也可以是其他任意地址，同时使用投票模块为每位投票人员随机分配投票地址和口令。投票人员根据自己的意愿和口令在投票模块的软件界面将自己分配到的地址中的资金转入所公布的候选项的地址，这就相当于传统投票系统中的投票；由于资金的转入转出都记录在区块链的分布式账本中，因此投票方可以确认自己所选择的候选项；

（3）投票结束后，主办方使用本系统的统计模块根据分布式账本在投票期间的记录进行统计，同时投票人员和大众也可以根据投票前所公布的公钥所代表的地址对这次投票过程进行统计。

本发明系统的使用特点在于参与投票的人员并不需要具有密码学或区块链的知识就可以进行相应的投票操作，也不需要投票人员进行额外的操作，其投票的流程与传统的投票流程在形式上几乎相同。

附图说明

图1为从父密钥派生出子密钥图示。

图2投票流程图示。

具体实施方式

本发明提供的投票系统，基于区块链技术，并采用层次化确定性钱包，具体操作步骤为：

1、投票主办方利用随机地址生成模块随机生成一个密钥树，公钥所代表的地址公布，私钥留存；同时为每个公钥所代表地址随机生成对应的口令用于投票人员的身份验证；

2、投票主办方利用资金管理模块给每个密钥所代表的地址转入一定量的资金用作投票使用，并且在投票模块的软件界面上公布候选项所代表的地址；

3、投票主办方使用投票模块随机给每个投票人员分配各自的地址和该地址投票的口令；

4、投票人员根据自己的意愿及口令在投票模块的软件界面上将自己地址的资金转入对应候选项的地址；

5、投票主办方和大众可以根据投票前公钥所代表的地址对投票结果进行统计。

现假设某高校要投票选举学生会主席。投票开始时，工作人员统计投票的学生人数，首先使用本投票系统的随机地址生成模块生成相应数量的地址和口令。投票开始时，工作人员在投票模块的软件界面上公布所有公钥所代表的地址和候选项的地址，并且使用投票模块的功能给每个参与投票的学生随机分配地址和口令。投票学生使用地址和口令在投票模块的软件界面上进行投票。投票结束后，工作人员使用本系统的统计模块进行统计，同时学生也可以根据公布的地址对投票进行验证。

技术特征：

技术总结
本发明属于公共事务管理技术领域，具体为一种基于区块链和层次化确定性钱包的投票系统及使用方法。包括分布式账本；随机地址生成模块，包括生成种子，对种子进行派生生成地址树，并为每个地址生成一口令，用于投票人员身份验证；资金管理模块；投票模块，其软件界面上公布所有公钥所代表的地址和候选项地址，随机分配每个投票人员的投票地址和口令；投票人员在软件界面上确定分配的的投票地址，对地址中的资金进行有限制的转移以及确认资金的流向；统计模块，根据分布式账本各个投票地址的记录统计。本发明消除了投票双方的信息不对称；分布式账本的不可篡改性，使得投票主办方无法篡改或误操作投票记录，使得投票及其统计公平、公开、准确。

技术研发人员：阚海斌;吴剑航;刘百祥;张新鹏;文捷
受保护的技术使用者：复旦大学
技术研发日：2018.12.26
技术公布日：2019.05.10