[发明专利]基于信任评估的量子区块链网络匿名选举方法及存储介质

说明书

本发明属于量子区块链技术领域，公开了一种基于信任评估的量子区块链网络匿名选举方法及系统，利用量子安全直接通信技术完成矿工节点间投票人的身份信任评估，然后投票人使用量子比特承诺协议，计算所述投票人选举内容的承诺值，并广播给区块链中所有的矿工节点；接着矿工节点结合量子诚实拜占庭协议，完成投票统计。本发明协议的安全模型分析中证明了协议具有匿名性，不可篡改性，可验证性等优点；本发明采用诚实量子拜占庭协议，使区块链系统能达成一致性协议，而且协议效率更好。

技术领域

本发明属于量子区块链技术领域，尤其涉及一种基于信任评估的量子区块链网络匿名选举方法及系统。

背景技术

目前，最接近的现有技术：

近年来，以比特币为代表的数字加密货币体系发展十分迅速，作为数字加密货币的核心支撑技术，区块链技术被学者们广泛关注。区块链技术可以有效解决传统数字货币面临的两大难题，即拜占庭将军问题和双重支付问题。区块链技术运用数据加密和时间戳技术，严格保证数据安全，同时创造性加入了分布式共识和经济激励等手段，在节点无需互相信任的分布式网络中实现了去中心化信用的点对点交易，协调和协作，从而能有效解决中心化机构存在的高成本和低效率问题，以及数据安全性低等问题。自2008年中本聪(Satoshi nakamoto) 发表的奠基性论文《比特币：一种点对点电子现金系统》以来，学者们开始研究将区块链技术应用在电子商务、计算机科学、数字医疗、环境科学、数据存储等领域。可以预见，区块链作为一种解决实体间信任问题的技术，未来将会被应用到各行各业中。

随着量子制备技术的发展，学者们开始研究使用量子技术构建一个可以使通信方安全地完成信息交换，信息传输，直接对话等操作的量子通信网络 (QuantumCommunication Network,QCN)。1984年，Bennett和Brassard提出了第一个量子密钥分发协议(Quantum Key Distribution,QKD)，即BB84协议。科研工作者们提出了大量基于QKD的量子密码应用协议，如量子安全直接通信协议(Quantum Secure Direct Communication,QSDC)，量子隐私查询协议(Quantum Private Query,QPQ)，量子签名协议(QuantumSignature,QS)等，这些应用于各种实际场景的量子协议将成为量子通信网络的重要组成部分。随着对量子通信网络构建研究的深入，如何在网络中实现节点的信任评估成为了研究热点。现有的区块链技术使用了基于数字签名技术，其安全保障大都基于经典数学难题的计算复杂度。随着量子计算机的快速发展，其强大的计算能力也将使得现有的区块链变得不再安全。2017年，俄罗斯学者提出了一种基于量子密钥技术的区块链网络，作者在文中介绍了利用具有绝对安全特性的量子密钥，取代现有区块链技术中的数字签名，构建了一种具有绝对安全的分布式区块链网络。随后出现了基于量子区块链网络的各类应用方案，其中匿名投票方案是研究热点。匿名投票方案应该满足如下特点：(1)匿名性，只有投票者本人知道他做出的投票选择，(2)不可篡改性：投票提交后，任何人都不能修改投票信息，(3) 可验证性：每个投票人可以验证自己的选票是否被正确统计。传统的匿名投票方案很难实现全部的要求，2015年，Zhao等人提出了第一个基于区块链的匿名投票方案，该方案引入“零知识证明”和“比特承诺协议”，实现了n位投票人对两个候选者匿名投票情况的统计。2018年，Tian等人在此基础上进行了扩展，将候选者人数拓展到了，并给出了更为简单高效的投票统计策略。2019年，Sun 等人提出了基于量子区块链的匿名投票方案，该方案采用Tian等人的基础架构，并加强了对匿名投票方案的匿名性，可追溯性等的保障。

现有方案的不足：

然而，以上方案都不是在一个量子通信网络体系下应用的方案，即忽略了对投票人身份可信度的检查。再者，区块链发展至今，为了更满足实际需求，去中心化思想已经演变成多中心化思想。多中心化即是由多个中心节点组成的平等网络，节点的参与和退出有一定程度的限制。这就要求在量子通信网络中必须对投票人身份做出验证。

综上所述，现有技术存在的问题是：