8 марта 2021

Блокчейн для избирательной системы: предложения победителей эссе конкурса Free TON

В сети Free TON работает открытая система конкурсов. Это одновременно способ и поддержать комьюнити проекта, и решить задачи по развитию проекта, и распределить новые нативные токены Crystal.

Не все конкурсы направлены исключительно на решение практических вопросов, есть и состязания, посвященные теоретическим задачам. Один из примеров — конкурс эссе, целью которого было опровергнуть выводы исследователей университета MIT о неэффективности технологии блокчейн для систем голосования. Работа ученых была опубликована в ноябре прошлого года. Кроме того, участники конкурса должны были предложить способ использования Free TON для организации эффективной системы голосования с использованием блокчейна. Конкурс прошел с 26 декабря по 27 января.

Всего на конкурс прислали 49 работ. Призом за победу на конкурсе были 20000 токенов Crystal, за второе место — 15000 Crystal, и за третье — 10000 монет Crystal. Рассмотрим работы победителей.

Голосование через блокчейн

Технология распределенного реестра уже нашла множество методов применения, и голосование — один из них. Но, хотя в мире уже есть несколько проектов, посвященных этому направлению, еще ни на одних крупных выборах блокчейн не применяли. Более того, голосование также не распространено.

Причин скептического отношения к интернет-голосованию несколько, в частности, угроза кибератак и отсутствие решений в области контроля за процессом подсчета голосов.

В то же время, существуют и очевидные преимущества данного типа голосования: упрощение процесса подсчета голосов, возможность получить результаты быстро, способ повысить доступ к выборам для активных интернет-пользователей.

Первое место: гибридная модель голосования

Автор эссе, победившего на конкурсе, предложил менять традиционное «бумажное» голосование на электронное целиком, а сделать переход более плавным и постепенным, используя одновременно и цифровое, и «аналоговое» голосование. 

В предложенной им модели голосование проводится через единый приватный блокчейн, построенный на консенсусе Proof-of-Stake. Доступ к сети имеют только авторизованные избирательные участки. Особый статус имеют валидаторы, которые контролируют введенные данные.

При этом сама процедура голосования происходит не через интернет, а на традиционных избирательных участках. Волеизъявление избирателей фиксируется в двух формах: бумажной и электронной. Это обеспечивают специальные урны для голосования, которые имеют специальные сканеры, которые анализируют «ключ» в каждом заполненном бюллетене и отправляют информацию о нем в блокчейн.

В случае попытки фальсификаций или других нарушений в цифровой системе данные можно восстановить с помощью бумажных носителей. Кроме того, через блокчейн можно отследить каждый этап голосования на участке от начала и до конца.

Данная модель не изменяет, а лишь дополняет сложившийся процесс голосования. При этом цифровую часть этой модели можно протестировать в «полевых» условиях, убедившись в ее устойчивости к внешним атакам. То есть, низкий уровень доверия к цифровым технологиям при голосовании принят во внимание.

Второе место: системы «доказательства с нулевым разглашением» 

Автор работы, занявшей второе место, акцентировал внимание на системах шифрования. Как говорится в эссе, любая система шифровки направлена на фиксацию «внутренних фактов», то есть всех событий, происходящих внутри системы. Эти факты всегда остаются внутри системы. Поэтому, например, в сети биткоина всегда будет заданное изначально количество монет. 

Однако в случае блокчейн-системы проблема в кошельках, доступ к которым может быть скомпрометирован с помощью внешнего воздействия. И все же, любая блокчейн-система может обеспечить безопасность «внутренних фактов», тогда как традиционная система голосования такой гарантии дать не может. 

Автор работы обращает внимание на метод шифрования под названием «Доказательство с нулевым разглашением». На этом методе основаны различные протоколы, которые применяют в блокчейн-проектах — например ZK-SNARK или ZK-STARK. Разработчики Free TON также работают над внедрением этого метода.

Применение «доказательства с нулевым разглашением» позволит обеспечить анонимность голосования и в то же время сохранить в тайне данные о голосовании, введенные в блокчейн. Автор предложил использовать ZK-STARK в качестве механизма шифрования, так как он обладает лучшей надежностью, прозрачностью и меньшей стоимостью.

С помощью смарт-контрактов подобная система может быть внедрена в любую процедуру голосования. В качестве примера можно привести систему голосования, реализованную во Free TON.

Третье место: применение Free TON и DeBot

Приз за третье место получили две работы. Автор одной из них привел позитивные примеры онлайн-голосования в разных странах, отметив, что число технических ошибок при их использовании не превышало объем недействительных бумажных бюллетеней на тех же выборах.

По мнению автора, технология блокчейн способна обеспечить безопасную передачу данных о голосах в общую базу, а также безопасный вход в систему голосования с удаленного устройства. Для этого может понадобится разработка криптографических ключей для каждого избирателя. 

Для создания подобной системы можно использовать Free TON и браузер Surf. Они позволяют «привязать» бюллетень к личности избирателя по следующей линейной схеме: токен (голос) — транзакция (отправка решения) — подтверждение (сравнение с профилем избирателя) — помещение результата голосования в блокчейн (учет голоса).

На всех этапах происходит взаимодействие со смарт-контрактом Free TON (DeBot с интерфейсом для голосования), а анонимность голосования гарантирована протоколами «доказательства нулевого разглашения», например ZK-SNARK. Автор также предлагает проверять хэши смарт-контракта во всех возможных случаях, чтобы избежать модификации кода.

В процессе регистрации избирателя и его права голосовать (например, во время посещения избирательного участка или через государственный цифровой сервис), избирателю дают только инструмент для локальной генерации публичного ключа. Технология ZK позволяет сделать это анонимно.

Избиратели могут отдать голос, но общие результаты голосования остаются публично неизвестными до конца процедуры. С помощью ZK-SNARK верификации подвергается только анонимизированный хэш транзакции (голоса). Кроме того, избиратель может проверить, был ли учтен его голос. При этом остальные участники будут видеть только подтверждение действия со стороны верифицированного анонимизированного пользователя. Смарт-контракт исключит возможность дублирования голоса.

Неизбежный прогресс

Государства все еще опасаются развивать цифровое голосование и расширять его применение. Однако времени для опасений остается все меньше — сегодняшние реалии требуют внедрять современные технологии. Цифровизация экономики уже перешагнула рубеж принятия, и этот процесс будет толкать за собой цифровизацию и в других сферах. 

Авторы работ конкурса Free TON доказали, что опасения по отношению к цифровым процедурам голосования носят скорее технический характер — существующие проблемы можно решить с помощью технологии блокчейн, смарт-контрактов и современных методов шифрования. И эти решения уже используются в некоторых блокчейн-проектах, таких как Free TON.

Оригинал на английском: Free TON House.