УДК 004.62

Анализ реализации дистанционного электронного голосования ЦИК РФ, основанного на технологии блокчейн

Арефьев В.И., Жильцов В.А., Чернышова А.В.

Донецкий национальный технический университет, г. Донецк

email: vlad.arefev.00@mail.ru, jiltsov01@yandex.ru,

chernyshova.alla@rambler.ru

Актуальность

Экспериментальные формы электронного голосования в виде опросов в Российской Федерации начали проводить еще в двухтысячных годах. Так в Тульской области первый эксперимент был проведен в 2008 году, а в последующие годы эксперименты были проведены и на других территориях, однако они не влияли на результаты выборов. Масштабное использование электронного голосования началось на выборах 8 сентября 2019 года в Мосгордуму. В связи с плохой реализацией, проект подвергся большому количеству критики, однако итоговые данные по голосованию давали понять, что за данным нововведением будущее. Граждане более охотно голосовали дистанционно, в связи с чем явка на «электронных» участках превысила 92 процента во всех избирательных округах, где проводился эксперимент[1]. Итоговая явка составила 21,77%[2].

К электронному голосованию предъявляются точно такие же требования, как и к традиционному и они регулируются Федеральным законом от 12 июня 2002 г. N 67-ФЗ "Об основных гарантиях избирательных прав и права на участие в референдуме граждан Российской Федерации". Основными требованиями являются: анонимность, открытость, неизменность голоса, отсутствие возможности голосовать дважды, предоставление возможности проголосовать только гражданам, имеющим на это право[3]. В связи с этими требованиями сложность системы, обеспечивающей дистанционное электронное голосование значительно возросла. С развитием информационных технологий, областей математики, криптографии становится все сложнее проводить и обеспечивать какого-либо рода голосования. В то же время, возникли новые алгоритмы и структуры данных, которые могут помочь удовлетворить часть, а может и все требования, выдвигаемые системе. Одной из таких технологий может стать и блокчейн.

Постановка задачи

В общем случае блокчейн – это структура данных. Она состоит из блоков, связанных друг с другом хешем. Структура блока, используемая в Bitcoin, описана в таблице 1.

Хэш SHA256, который идентифицирует каждый блок, вычисляется из первых 6 полей этой структуры, которые называются заголовком [4].

Для того, чтобы верифицировать транзакцию, пользователю необходимо хранить только заголовки блоков самой длинной цепочки и запросить хеш-поддерево для необходимой транзакции. Хоть самостоятельная проверка корректности транзакции невозможна, ее попрежнему можно верифицировать, получив ссылку на блок, в котором она находится. Если этот блок и все предшествующие ему приняты и подтверждены сетью, то интересующая транзакция корректна.

Наиболее распространённым путем достижения консенсуса, какие данные считать верными, а какие ложными, в публичном блокчейне является «Proof-of-work» (доказательство проделанной работы)[5]. Достоверным хешем является хеш, содержащий определенное количество нулей в начале и каждый пользователь может удостовериться в достоверности хеша. Если 51% пользователей считают, что блок валидный, то заносят его в локальную цепь и продолжают искать следующий. Однако если возникнет ситуация, при которой происходит разветвление, то после нахождения нового блока для одной из цепи, транзакции из другой будут отменены. По этой причине, мошенничество лишено смысла в подобных консенсусах.

Существует множество консенсусов, однако для рассматриваемой нами системы необходим особый, позволяющий скрывать данные о транзакциях от обычных пользователей и предоставлять доступ только доверенным лицам. По этой причине появился подход распределённого реестра к технологии блокчейн. В распределённом реестре известна идентификация людей, добавляющих блоки, а данные в системе доступны только для избранных сторон[6].

Подводя итог можно выделить ряд преимуществ блокчейна, которые могут использовать в дистанционном электронном голосовании:

- децентрализация;

- доверие к системе, путем открытости транзакций;

- защищенность и не изменчивость транзакций;

Общая структура системы дистанционного электронного голосования

Рассмотрим подробнее реализацию системы дистанционного электронного голосования ЦИК РФ с применением блокчейна. В общем случае процесс дистанционного электронного голосования напоминает обычное голосование: выдается один единственный бюллетень лицам, обладающим активным правом на голосовании.

Для анализа целесообразности наличия блокчейна в реализации дистанционного электронного голосования необходимо поподробней разобраться с устройством уже существующей системы и понять какую роль он играет.

Как уже было выше сказано, одним из ключевых требований к голосованию является анонимность. В программно-техническом комплексе дистанционного электронного голосования анонимность достигается следующим образом: на устройстве пользователя создаются открытый и закрытый ключ, открытый ключ маскируется и передается вместе с данными об избирателе в компоненту «Список избирателей», который проверяет наличие избирателя в соответствующем списке и тот факт, что до этого не была поставлена подпись. В случаи успешной проверки происходит подпись замаскированного ключа и данный факт заносится в блокчейн. Данный процесс необходим для получения слепой подписи, благодаря которой происходит учет зашифрованного бюллетеня компоненте «Распределенное хранение и подсчет голосов», построенной на базе блокчейн-платформы. Также стоит отметить, что перед отправкой пользователь переходит в анонимную зону, где его невозможно идентифицировать, и отдает свой голос (см. рис. 1).

Рисунок 1 — Процесс анонимизации в программно-техническом комплексе дистанционного электронного голосования

Помимо анонимности система должна предоставлять результаты голосования только по его завершению. Это достигается путем создания двух ключей: открытого, благодаря которому осуществляется шифрование голоса, и закрытому, с помощью которого происходит его расшифровка. При всем этом закрытый ключ разбивается на части и делится между участниками избирательного процесса, данная процедура гарантирует, что итоги голосования не будут обнародованы раньше времени. Также стоит упомянуть, что благодаря гомоморфному шифрованию сохраняется конфиденциальность избирателей на этапе подсчета голосов[7].

Стоит отметить, что в выше указанных процедурах блокчейн играл не значительную роль, однако во всей системе он выступает гарантом безопасности и неизменяемости бюллетеней избирателей. Он обеспечивает прозрачность исполнения и неизменности программного кода, реализуемого в виде смарт контрактов, а также обеспечивает децентрализованное хранение данных, при этом каждый участник имеет абсолютно идентичную со всеми копию, подтвержденную свойствами консенсуса в сети и благодаря нему, в некоторой степени, достигается открытость голосования.

Критика

Данная реализация ДЭГ имеет множество вопросов, одним из которых является целесообразность использования блокчейна в таком виде.

Как уже было сказано выше, одним из важных достоинств блокчейна является открытость транзакций, благодаря чему увеличивается доверие к системе. Однако в данной системе избиратель не может проконтролировать или отследить состояние своего голоса в период голосования. Но решение этого вопроса может быть противоречивым и затруднительным. С одной стороны, повысится доверие к системе и ДЭГ будет более открытым, а с другой может пострадать анонимность избирателя и его свобода выбора.

Также в такой системе используется децентрализованное хранение данных, однако не любой пользователь может сохранить данные блокчейна на своем устройстве и убедиться в верном использовании компоненты подсчета голосов и достоверности данных, хранящихся в блокчейне.

Помимо этого, блокчейн никак не защищает от человеческих ошибок. Допустим был предоставлен ошибочный список избирателей, из-за которых некоторые избиратели не смогут проголосовать. В таком случае, для решения проблемы необходимо создать кол-центр, в котором операторы будут помогать решать подобные проблемы. Также, в отличии от традиционного голосования, нельзя исключать принуждение к голосованию. При обычном голосовании это сделать сложнее.

В связи с тем, что блокчейн применяется в голосовании, в котором необходима третья сторона, обеспечивающая проверку документов и легитимности избирателя, достигнуть анонимности только благодаря нему невозможно. Поэтому стоит отметить качество реализации процесса анонимизации избирателя в реализованном программно-техническом комплексе ДЭГ. Благодаря генерации уникальной пары ключей, которые знает только пользователь, использованию слепой подписи и анонимной зоны, ни система и ни злоумышленник не может ассоциировать зашифрованный бюллетень с каким-либо человеком, но в то же время гарантируется, что бюллетень выдан настоящему избирателю. За счет этих процедур и удается поддерживать право на тайну голосования.

Выводы

В процессе написания статьи была проанализирована система электронного голосования на основе блокчейн-технологии, разработанная по заказу ЦИК РФ. В данной системе блокчейн используется преимущественно как закрытое хранилище данных, что нивелирует такие достоинства как прозрачность, достоверность и открытость. Нельзя игнорировать столь существенные недостатки, даже учитывая тот факт, что данная система носит название «экспериментальная». Однако в связи с пандемией и развитием технологий в целом востребованность в дистанционном электронном голосовании с каждым годом увеличивается. Некоторые предприниматели уже начали искать альтернативу традиционным совещаниям и голосованиям в блокчейне. Возможно уже в скором будущем блокчейн будет тем самым фундаментом, на основе которого будут происходить подавляющее большинство голосований в мире.

Литература

1. Общественный штаб по контролю за выборами в Мосгордуму объявил, что в интернет-голосовании приняли участие более 90% избирателей [Электронный ресурс]– Режим доступа: https://meduza.io/news/2019/09/08/obschestvennyy-shtab-po-kontrolyu-za-vyborami-v-mosgordumu-ob-yavil-chto-v-internet-golosovanii-prinyali-uchastie-85-izbirateley.

2. Итоговая явка на выборах в Мосгордуму составила 21,77% [Электронный ресурс]–Режим доступа: https://ria.ru/20190909/1558473858.html.

3. Федеральный закон от 12 июня 2002 г. N 67-ФЗ "Об основных гарантиях избирательных прав и права на участие в референдуме граждан Российской Федерации" (с изменениями и дополнениями) [Электронный ресурс]– Режим доступа: https://base.garant.ru/184566

4. Protocol documentation [Электронный ресурс]– Режим доступа: https://en.bitcoin.it/wiki/Protocol_documentation#block

5. NakamotoS. Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System Satoshi Nakamoto,2008. – 9p.

6. Генкин А.С., МихеевА.А.Блокчейн: Как это работает и что ждет нас завтра, 2018. – 281c.

7. ЦИК РФ. Программно-технический комплекс, обеспечивающий дистанционное электронное голосование избирателей (участников референдума) вне зависимости от места их нахождения, 2021. – 22c.

Арефьев В.И., Жильцов В.А., Чернышова А.В. Анализ реализации дистанционного электронного голосования ЦИК РФ, основанного на технологии блокчейн. Дистанционное электронное голосование – прямое развитие традиционного голосования, а его востребованность во время пандемии значительно возросла. В статье описаны основные принципы работы системы дистанционного электронного голосования, которое использовалось на федеральном уровне во время выборов 2021 года. Основной особенностью системы является применение блокчейнтехнологий. Помимо этого, предоставлены базовые сведения о блокчейне. Выполнен анализ разработанной системы с точки зрения использования технологии блокчейн, описаны возможные недостатки системы.

Ключевые слова: голосование, блокчейн, цифровизация, Bitcoin, система

Arefiev V.I., Zhiltsov V.A., Chernyshovа A.V. Analysis of the implementation of remote electronic voting by the Central Election Commission of the Russian Federation based on blockchain technology. Remote electronic voting is a direct development of traditional voting, and its demand has increased significantly during the pandemic. The article describes the basic principles of the remote electronic voting system, which was used at the federal level during the 2021 elections. The main feature of the system is the use of blockchain technologies. In addition, basic information about the blockchain is provided. The analysis of the developed system from the point of view of the use of blockchain technology is carried out, possible shortcomings of the system are described.

Keywords: voting, blockchain, digitalization, Bitcoin, system