[發明專利]基于秘密共享的抗量子計算聯盟鏈投票系統及方法

有效

• 申請號: 202010041056.7
• 申請日: 2020-01-14
• 公開（公告）號: CN111277407B
• 公開（公告）日: 2023-01-24
• 發明（設計）人: 富堯;鐘一民;劉驕
• 申請（專利權）人: 南京如般量子科技有限公司;如般量子科技有限公司
• 主分類號: H04L9/08
• 分類號: H04L9/08;H04L9/32;H04L67/10;G07C13/00
• 代理公司: 南京睿之博知識產權代理有限公司 32296
• 代理人: 劉菊蘭

本發明公開了一種基于秘密共享的抗量子計算聯盟鏈投票系統及方法，所述系統包括聯盟鏈成員，即包括區塊鏈客戶端和服務端，客戶端包括計票者和投票者，服務端包括若干Endorser、Orderer和Committer；所述方法包括客戶端和服務端之間進行的通信，具體過程包括計票者發起投票，投票者匿名取票、投票，計票者查詢、公布投票結果和投票者匿名查詢投票結果。本發明中，計票者和投票者都為聯盟鏈成員，取消投票注冊機構，解決了投票注冊機構造假的問題，同時本發明通過簽名對象加上秘密值的形式，無需進行RSA加密，在抗量子計算的基礎上沒有增加計算量，同時每次投票結束后，投票者的假身份都會被隨機更新，敵方無法追蹤。

技術領域

本發明涉及秘密共享領域，尤其涉及一種基于秘密共享的抗量子計算聯盟鏈投票系統及方法。

背景技術

區塊鏈是一種全新的分布式基礎架構與計算范式，利用有序的鏈式數據結構存儲數據，利用共識算法更新數據，利用密碼學技術保障數據安全。在基于區塊鏈的交易中，確保交易的數據安全和客戶的隱私是區塊鏈能夠進一步發展的必要條件。為此，密碼學技術在區塊鏈中得到了廣泛的應用。而聯盟鏈是區塊鏈的一個分支，所以它本身也是一個分布式的，去中心化的公共數據庫，跟其他鏈的區別就是它是針對特定群體的成員和有限的第三方，其內部指定多個預選節點為記賬人，其共識過程受到預選節點控制的區塊鏈。

正如大多數人所了解的，量子計算機在密碼破解上有著巨大潛力。當今主流的非對稱加密算法，如RSA加密算法，大多數都是基于大整數的因式分解或者有限域上的離散對數的計算這兩個數學難題。他們的破解難度也就依賴于解決這些問題的效率。傳統計算機上，要求解這兩個數學難題，花費時間為指數時間(即破解時間隨著公鑰長度的增長以指數級增長)，這在實際應用中是無法接受的。而為量子計算機量身定做的秀爾算法可以在多項式時間內(即破解時間隨著公鑰長度的增長以k次方的速度增長，其中k為與ID長度無關的常數)進行整數因式分解或者離散對數計算，從而為RSA、離散對數加密算法的破解提供可能。

在公布號為CN110162996A的基于區塊鏈的投票系統、方法和投票終端的專利中，通過采用非對稱加密技術和時間戳，解決了系統被混入虛假投票數據的問題，以及投票數據被竊取的問題，保證了投票設備的唯一性和投票數據的安全有效性；通過采用區塊鏈技術，編譯智能合約來處理投票數據的方式，解決了數據處理和統計階段投票數據被篡改的問題，去中心化系統，票據處理由代碼自動執行，避免人工觸碰數據，保證系統內的數據透明有效，避免暗箱操作的可能；但是在投票過程中直接對用戶的身份進行身份校驗和存儲，容易發生用戶身份泄露的問題；此外，存在投票終端模塊，錄入投票人的投票數據，并將其加密上傳，投票終端的權利過大，不排除作假的可能性。

結合以上說明可以看出，現在存在的一些區塊鏈方案提高了投票系統的安全性，但還是存在如下這些問題：

1.現有技術中對簽名和驗證的計算量較大；例如采用RSA簽名進行加密以抗量子計算，即加密簽名＝{MS}R||{R}SK，其中MS、R、SK分別為簽名、對稱密鑰、RSA私鑰；這種形式的對數字簽名的保護，計算量是原有簽名的2倍(RSA簽名1次+RSA加密1次)；同樣地，解密并驗證簽名的計算量也是原有驗證簽名的2倍；現有抗量子計算聯盟鏈系統中，簽名數量眾多，因此簽名及驗證的計算量較大；

2.相同身份多次出現在聯盟鏈中，敵方可以追蹤，可能會出現用戶身份泄露的問題；

3.現有的投票方式，投票的注冊機構權力過大，有能力制作假選票，干擾投票的真實性和公平性。

發明內容