[發明專利]基于信任評估的量子區塊鏈網絡匿名選舉方法及存儲介質

有效

• 申請號: 201910828611.8
• 申請日: 2019-09-03
• 公開（公告）號: CN110602077B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 張仕斌;鄭濤;昌燕;閆麗麗
• 申請（專利權）人: 成都信息工程大學
• 主分類號: H04L29/06
• 分類號: H04L29/06;H04L29/08;H04L9/08
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 吳東勤

本發明屬于量子區塊鏈技術領域，公開了一種基于信任評估的量子區塊鏈網絡匿名選舉方法及系統，利用量子安全直接通信技術完成礦工節點間投票人的身份信任評估，然后投票人使用量子比特承諾協議，計算所述投票人選舉內容的承諾值，并廣播給區塊鏈中所有的礦工節點；接著礦工節點結合量子誠實拜占庭協議，完成投票統計。本發明協議的安全模型分析中證明了協議具有匿名性，不可篡改性，可驗證性等優點；本發明采用誠實量子拜占庭協議，使區塊鏈系統能達成一致性協議，而且協議效率更好。

技術領域

本發明屬于量子區塊鏈技術領域，尤其涉及一種基于信任評估的量子區塊鏈網絡匿名選舉方法及系統。

背景技術

目前，最接近的現有技術：

近年來，以比特幣為代表的數字加密貨幣體系發展十分迅速，作為數字加密貨幣的核心支撐技術，區塊鏈技術被學者們廣泛關注。區塊鏈技術可以有效解決傳統數字貨幣面臨的兩大難題，即拜占庭將軍問題和雙重支付問題。區塊鏈技術運用數據加密和時間戳技術，嚴格保證數據安全，同時創造性加入了分布式共識和經濟激勵等手段，在節點無需互相信任的分布式網絡中實現了去中心化信用的點對點交易，協調和協作，從而能有效解決中心化機構存在的高成本和低效率問題，以及數據安全性低等問題。自2008年中本聰(Satoshi nakamoto) 發表的奠基性論文《比特幣：一種點對點電子現金系統》以來，學者們開始研究將區塊鏈技術應用在電子商務、計算機科學、數字醫療、環境科學、數據存儲等領域。可以預見，區塊鏈作為一種解決實體間信任問題的技術，未來將會被應用到各行各業中。

隨著量子制備技術的發展，學者們開始研究使用量子技術構建一個可以使通信方安全地完成信息交換，信息傳輸，直接對話等操作的量子通信網絡 (QuantumCommunication Network,QCN)。1984年，Bennett和Brassard提出了第一個量子密鑰分發協議(Quantum Key Distribution,QKD)，即BB84協議。科研工作者們提出了大量基于QKD的量子密碼應用協議，如量子安全直接通信協議(Quantum Secure Direct Communication,QSDC)，量子隱私查詢協議(Quantum Private Query,QPQ)，量子簽名協議(QuantumSignature,QS)等，這些應用于各種實際場景的量子協議將成為量子通信網絡的重要組成部分。隨著對量子通信網絡構建研究的深入，如何在網絡中實現節點的信任評估成為了研究熱點。現有的區塊鏈技術使用了基于數字簽名技術，其安全保障大都基于經典數學難題的計算復雜度。隨著量子計算機的快速發展，其強大的計算能力也將使得現有的區塊鏈變得不再安全。2017年，俄羅斯學者提出了一種基于量子密鑰技術的區塊鏈網絡，作者在文中介紹了利用具有絕對安全特性的量子密鑰，取代現有區塊鏈技術中的數字簽名，構建了一種具有絕對安全的分布式區塊鏈網絡。隨后出現了基于量子區塊鏈網絡的各類應用方案，其中匿名投票方案是研究熱點。匿名投票方案應該滿足如下特點：(1)匿名性，只有投票者本人知道他做出的投票選擇，(2)不可篡改性：投票提交后，任何人都不能修改投票信息，(3) 可驗證性：每個投票人可以驗證自己的選票是否被正確統計。傳統的匿名投票方案很難實現全部的要求，2015年，Zhao等人提出了第一個基于區塊鏈的匿名投票方案，該方案引入“零知識證明”和“比特承諾協議”，實現了n位投票人對兩個候選者匿名投票情況的統計。2018年，Tian等人在此基礎上進行了擴展，將候選者人數拓展到了，并給出了更為簡單高效的投票統計策略。2019年，Sun 等人提出了基于量子區塊鏈的匿名投票方案，該方案采用Tian等人的基礎架構，并加強了對匿名投票方案的匿名性，可追溯性等的保障。

現有方案的不足：

然而，以上方案都不是在一個量子通信網絡體系下應用的方案，即忽略了對投票人身份可信度的檢查。再者，區塊鏈發展至今，為了更滿足實際需求，去中心化思想已經演變成多中心化思想。多中心化即是由多個中心節點組成的平等網絡，節點的參與和退出有一定程度的限制。這就要求在量子通信網絡中必須對投票人身份做出驗證。

綜上所述，現有技術存在的問題是：