Implementierung von Blockchain for Voting: Ein detaillierter Blick auf die technischen Probleme

Blockchain-Abstimmung

Die Realisierbarkeit blockchain-basierter Abstimmungssysteme war äußerst umstritten. Auf technischer Ebene bieten Blockchains und die dazugehörige Technologie wie Kryptografie und verteilte Speichersysteme wie IPFS einige einzigartige Vorteile, die ältere Abstimmungssysteme nicht nutzen.

Die aktuelle Kritik an Blockchain-basierten Abstimmungssystemen beruht größtenteils auf ihrer Funktionalität als Online- / E-Voting-Modelle, die im Laufe der Jahre einen angemessenen Anteil an Kritik als anfällig für Hacking und Manipulation erhalten haben.

Im Zentrum der Debatte, die Befürworter von Blockchain-Abstimmungssystemen vorantreiben, steht, dass die Entwicklung innovativer Lösungen unter Verwendung der Technologie nicht unbedingt perfekt sein muss, solange sie lediglich das aktuelle Modell verbessern.

Blockchain-Abstimmung

Alex Tapscott vor kurzem geschrieben ein Op-Ed in der New York Times im Vorfeld der jüngsten Zwischenwahlen zu Online-Abstimmungssystemen. Das Stück stieß bei Wissenschaftlern und politischen Experten auf heftigen Widerstand, hob jedoch einige wichtige Konsequenzen eines sicheren und anonymen Online-Abstimmungssystems hervor, das durch ein P2P-Blockchain-System unterstrichen wird.

Entsprechend der Voruntersuchung Rund 49 Prozent der Wahlberechtigten nahmen an den Wahlen teil. Während dies eine beispiellose Beteiligung an Zwischenwahlen ist, sind es immer noch nur 49 Prozent der Wahlberechtigten. Online-Abstimmungssysteme – basierend auf einer Blockchain – können die Wahlbeteiligung verbessern, indem sie den Zugriff auf den Prozess erleichtern, Administrations- und Zählfehler vermeiden (siehe die laufenden) Situation in Florida) und Gewährleistung der Authentizität der Ergebnisse auf der Grundlage kryptografischer Sicherheitsgarantien.

Es gibt jedoch immer noch Probleme mit Blockchain-basierten Abstimmungssystemen. Die Implementierung der Technologie ist kein Wundermittel, um alle Wahlprobleme in demokratischen Systemen zu lösen. Einige der Hauptprobleme bei Blockchain-Abstimmungssystemen sind die Validierung der Identität, die Fälschung von Stimmen für Wähler, die nicht gewählt haben, und Probleme mit dem Potenzial, Wähler zu dekanonymisieren.

Die Implementierung der Blockchain-Abstimmung ist normalerweise an eine neue Methode zur Abstimmung in größerem Maßstab gebunden. Beispielsweise sind flüssige Demokratien, Kohlenstoffstimmen und andere Systeme häufig an ein Blockchain-Modell gebunden, da dies eine bessere Methode als das derzeitige System darstellt.

Obwohl diese Konzepte interessant sind, sind sie nicht das Hauptanliegen dieses Stücks und bringen ihre eigenen Formen von Vor- und Nachteilen und umstrittenen Debatten mit sich. Die Analyse von Blockchain-Abstimmungssystemen auf technischer Ebene erfordert die Hervorhebung der grundlegenden Komponenten eines authentischen demokratischen Abstimmungssystems, gefolgt von einigen aktuellen praktischen Beispielen.

Die grundlegenden Komponenten eines demokratischen Abstimmungssystems

Ein Blockchain-Abstimmungsmodell würde dieselben Garantien erfordern, die jedes demokratische Wahlsystem hat. Insbesondere wenn auf ein E-Voting-System verwiesen wird, gehören dazu:

  • Vollständigkeit / Endgültigkeit der Ergebnisse
  • Robustheit und Authentizität des Systems (kryptografische Garantien für Betrug, Manipulation usw.)
  • Teilnahmeberechtigung (sicheres, schnelles und genaues Identitätsprüfungssystem)
  • Überprüfbarkeit
  • Nicht wiederverwendbare Stimmen
  • Anonymität

Um das Potenzial eines Blockchain-E-Voting-Systems zu analysieren, muss das Modell durch das Prisma betrachtet werden, die oben genannten Komponenten zu erhalten, die durch demokratische Wahlen angestrebt werden.

Vollständigkeit / Endgültigkeit der Ergebnisse

Dies bezieht sich speziell auf den Gedanken, dass alle Wahlberechtigten als stimmberechtigt akzeptiert werden und alle Stimmen korrekt gezählt werden. Die Endgültigkeit ist ein Problem in modernen Abstimmungssystemen, in denen unterschiedliche Software- und Identifikationsanforderungen für Abstimmungsmaschinen häufig zu Nachzählungen in engen Rennen führen. Die Beseitigung dieser Ineffizienz ist der Schlüssel zur Verbesserung der Authentizität und Akzeptanz der Ergebnisse.

Robustheit und Authentizität des Systems

Einfach ausgedrückt ist das Vertrauen der Wähler in Wahlsysteme – selbst in entwickelte Demokratien – erstaunlich schlecht. Laut einem Harvard Bericht 2016 waren nur 29 Prozent der Amerikaner zuversichtlich, dass die Stimmzettel im ganzen Land korrekt gezählt werden. Die Verhinderung von Manipulationen und die Verringerung der Fähigkeit betrügerischer Wähler, das System zu beeinflussen, ist eine mühsame Aufgabe mit einem langen historischen Präzedenzfall von Herausforderungen.

Teilnahmeberechtigung

Dies bezieht sich hauptsächlich darauf, dass nur legitime Wähler wählen können. Fälle von Abstimmungen von Toten und illegalen Abstimmungen sind bis heute ein Problem.

Überprüfbarkeit

Abstimmungsprüfung oder die Möglichkeit für jeden, zu überprüfen, ob das Ergebnis die legitime Summe aller abgegebenen berechtigten Stimmen ist. Dieses Konzept gilt sowohl für den Wähler, der sicher sein kann, dass seine Stimme gezählt wurde, als auch für die allgemeine Universalität eines jeden, der überprüfen kann, ob das Gesamtergebnis authentisch ist.

Nicht wiederverwendbare Stimmen

Wähler können nur einmal abstimmen. Gilt für Wahlen von Vertretern, Referenden, Initiativen usw..

Anonymität

Die Anonymität der Wähler ist eine der wesentlichen Komponenten eines demokratischen Wahlsystems und schützt sie vor Vergeltung oder Zwang nach den Wahlen zum Zeitpunkt der Abstimmung. Zwang durch „Stimmenkauf“ ist jedoch nach wie vor ein Problem, und Lösungen wie blinde Signaturen und facettenreiche Kombinationen aus privatem Schlüssel und Passwort als Abstimmungsbelege wurden als Lösungen veröffentlicht.

Die oben genannten Kategorien sind – zumindest bis zu einem gewissen Grad – notwendig, um ein demokratisches Wahlergebnis genau und erfolgreich zu erzielen.

Implementierung eines Blockchain-Abstimmungsmodells

In einem einfachen Abstimmungssystem können wir davon ausgehen, dass mindestens drei primäre Einheiten teilnehmen:

  1. Wähler
  2. Behörden
  3. Zähler

Wichtig ist, dass die entscheidende Komponente, bei der ein Blockchain-basiertes System die größten Auswirkungen haben kann, darin besteht, die Autoritätsentität von der Gegenentität zu entkoppeln. Der genaue Grund dafür erfordert nur ein Zitat von Joseph Stalin, um zu verstehen, warum:

“Es sind nicht die Menschen, die wählen. Es sind die Menschen, die die Stimmen zählen. “

Die Auszählung der Stimmzettel wird in der Regel von der Behörde (d. H. Der Regierung) durchgeführt, sodass die Aufhebung der Beziehung zwischen beiden den Wählern entscheidende Sicherheit hinsichtlich des Vertrauens in die Integrität der Wahlen geben kann. Eine solche Manipulation ist in entwickelten Demokratien möglicherweise nicht weit verbreitet, hat sich jedoch in den Entwicklungsländern als häufiges Problem etabliert, insbesondere dort, wo die Infrastruktur außergewöhnlich unzureichend ist.

Zu Beginn eines traditionellen Abstimmungsprozesses gaben die Wähler ihre Stimmzettel an Wahllokalen in elektronische Wahlgeräte oder Papierstimmen ab. Die Zähler zählen diese Stimmen und speichern sie in einer zentralen Datenbank, die von der Behörde überwacht wird.

Ein Blockchain-Abstimmungsmodell entfernt die Verbindung zwischen Zählern und Autorität, indem Stimmen direkt in die Blockchain selbst hochgeladen werden, ein P2P-Ledger-Netzwerk ohne Vermittler. Das digitale Medium für die Stimmabgabe ist eher die Blockchain als eine von einer Behörde kontrollierte Datenbank. Eine öffentliche Blockchain wäre die optimale Wahl für solche Wahlen, insbesondere ein dezentrales Hauptbuch wie Bitcoin oder Ethereum.

Innerhalb eines solchen Systems würde es nur zwei primäre teilnehmende Einheiten geben, den Wähler und die Behörde. Der Zähler würde beseitigt, und die Behörde könnte die Stimmen einfach über eine zugängliche und transparente Blockchain zusammenfassen, anstatt sich auf verschiedene Wahllokale und Maschinen zu verlassen, um die Ergebnisse an eine isolierte Datenbank zu melden. Die Wähler könnten ihre Stimmen direkt über ihre Telefone oder Computer abgeben. Diese Abstimmungsmechanismen würden jedoch zwei Datensätze erfordern:

  1. Die tatsächlichen Stimmen
  2. Ausweisdokumente

Identifikationsdokumente müssten von der Behörde validiert werden – was potenzielle Manipulationen noch offen lässt -, könnten aber schließlich durch Identitäten auf der Whitelist ersetzt werden, die durch ein verteiltes Identitätsprotokoll überprüft werden. Derzeit sind dezentrale Identitätsdienste einfach nicht entwickelt oder allgegenwärtig genug, um in einem solchen System angemessen zu funktionieren, sodass die Behörde (Regierung) als Prüfer der Wähleridentität fungieren würde. Mögliche Fälschung von Identitäten und Variationen von Sybil greift an Webstuhl über Blockchain-Voting-Implementierungen.

Anstatt Stimmen direkt in die Blockchain hochzuladen, könnten sie verschlüsselt und in einem verteilten Dateisystem wie IPFS gespeichert werden. Anschließend könnten die Hashes der Stimmen in der Blockchain gespeichert werden, die mit ihrem IPFS-Speicherort korreliert.

Die Verwendung von IPFS würde Speicherplatz sparen, die Abstimmung im öffentlichen Hauptbuch skalierbarer machen und gleichzeitig eine erste Ebene der Identitätsverschleierung bereitstellen. Ein vernünftiges Anliegen bei diesem Prozess ist jedoch die Anonymität. Wähler könnten möglicherweise durch IP-Mapping oder andere Methoden zur Rückverfolgung auf Netzwerkebene, die ihre Stimme mit ihrer Identität verbinden, dekanonymisiert werden.

Die Entwicklungen bei wissensfreien Beweisen für anonyme, aber überprüfbare Abstimmungen und Datenschutzmaßnahmen auf Netzwerkebene wie Löwenzahn bieten jedoch ein vielversprechendes Potenzial für die Wahrung der Privatsphäre an dieser Front.

Zusätzlich Zcoin – wer vor kurzem hat eine Thailand-Vorwahl in ihrer Blockchain mit über 127.000 Stimmen abgeschlossen – umgesetzt Shamirs geheimes Teilungsschema um sicherzustellen, dass keine einzelne Entität Wählerinformationen entschlüsseln kann. Alle teilnehmenden Behörden (thailändische Wahlkommission, Demokratische Partei, Kandidaten) müssten die Entschlüsselung der Abstimmungsdaten einstimmig unterzeichnen.

ZCoin Guide

Lesen Sie: Was ist ZCoin??

Nach der Wahl würde die Endgültigkeit erheblich schneller erfolgen als bei herkömmlichen Systemen. Als Referenz erzielte Zcoin innerhalb von 12 Stunden endgültige Ergebnisse in der Grundschule. Gegenwärtige Methoden erfordern Nachzählungen und andere Ineffizienzen, die die Wahlzählperioden verlängern und das Vertrauen der Wähler verringern.

Die universelle Überprüfbarkeit von Stimmen könnte auch viel einfacher erfolgen als bei herkömmlichen Abstimmungssystemen. Die Überprüfbarkeit von Wahlen durch den IPFS-Hash in der Blockchain stellt sicher, dass das Ergebnis die legitime Summe aller abgegebenen Stimmen ist.

Die individuelle Überprüfbarkeit ist jedoch komplizierter, wenn versucht wird, die Anonymität aufrechtzuerhalten, und ist ein aktives Forschungsgebiet für Blockchain-Abstimmungsmechanismen. Vorgeschlagene Methoden zur Überwindung dieses Problems umfassen, dass der Wähler zum Zeitpunkt der Abstimmung ein öffentliches / privates Schlüsselpaar generiert, das die individuelle Überprüfbarkeit gewährleistet und keine Details zur Identität des Wählers preisgibt.

Entscheidend ist, dass die Robustheit und Authentizität der Stimmen durch die Kryptographie von Blockchain-Protokollen sichergestellt werden kann. Bei Stimmen, die an eine Transaktion gebunden sind – wie bei Zcoin – haben Stimmen die gleichen Garantien wie jede Transaktion, die nicht doppelt ausgegeben oder manipuliert werden darf, garantiert durch digitale Signaturen

Insgesamt hat ein Blockchain-Abstimmungssystem das Potenzial, die erforderlichen grundlegenden Komponenten eines demokratischen Wahlprozesses zu erfüllen. Es gibt offensichtliche Mängel in Bezug auf Anonymität und Wahlberechtigung, aber fortschrittliche und standardisierte technische Implementierungen wie ZKPs und dezentrale Identitätsprotokolle können dazu beitragen, diese Mängel langfristig zu überwinden.

Die aktuelle Frage bei der Blockchain-Abstimmung ist, ob dies möglich ist oder nicht. Letztendlich sollte die Frage dahingehend übergehen, ob Regierungsbehörden bereit sind, die Kontrolle über den Prozess aufzugeben oder nicht.

Was ist IPFS?

Lesen Sie: Was ist IPFS??

Jüngste Entwicklungen bei der Blockchain-Abstimmung

In jüngster Zeit gab es eine Reihe von Entwicklungen beim Blockchain-Experimentieren mit Abstimmungsmechanismen, sowohl im großen als auch im kleinen Maßstab. Zcoin – bereits erwähnt – hat das weltweit erste groß angelegte Blockchain-Abstimmungssystem für die Vorwahlen der Demokratischen Partei Thailands erfolgreich abgeschlossen.

Mit mehr als 127.000 abgegebenen Stimmen erreichten sie innerhalb von 12 Stunden die endgültige Endgültigkeit der Ergebnisse. Zcoin prüft nun die Förderung von Anonymitätsgarantien mit einem P2P-Blockchain-Abstimmungsnetzwerk von mit ZKPs.

Mehrere Startups wie Folge meiner Stimme und Voatz erforschen und entwickeln auch Blockchain-basierte Abstimmungslösungen. Kleinere Experimente mit Blockchain-Voting beinhalteten einen kleinen Fall mit West Virginia während der letzten US-Zwischenzeiten, in denen 150 Bürger über eine Blockchain-App abstimmten.

Andere Initiativen umfassen Demokratie Erde, wer hat ein gebaut Open-Source-Framework für Blockchain-basierte Governance- und Abstimmungssysteme, die auf verschiedenen Formen der flüssigen Demokratie beruhen. Ihr 2016 Fallstudie Ein digitales Referendum über die kolumbianische Diaspora bietet einige interessante Einblicke in die laufende Debatte über Abstimmungsstrukturen und wie zukünftige Entwicklungen aussehen könnten.

Blockchain-Abstimmungen sind ein umfassendes Thema mit einer Reihe von Materialien, die alles von demokratischen Idealen bis hin zur technischen Anwendung eines Abstimmungsprotokolls in einem P2P-Netzwerk abdecken. Der groß angelegte Test von Zcoin zur Blockchain-Abstimmung war der erste seiner Art und wurde am 13. November 2018 veröffentlicht.

Es gibt noch viel Forschungs- und Entwicklungsarbeit zu leisten, bevor Blockchain-Abstimmungssysteme funktionsfähig werden. Es wird natürlich Hindernisse für die Integration einer neuartigen Technologie in eine grundlegende Komponente der Demokratie geben, aber es gibt definitiv ein Potenzial zur Verbesserung der aktuellen Modelle, die eindeutig nicht überzeugend sind.

Mike Owergreen Administrator
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