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프라이빗 블록체인 기반 전자투표 시스템 설계 및 구현

A Study On Private Blockchain Based Electronic Voting System Design And Implementation

초록/요약

This paper attempts to propose an electronic voting system based on a private Blockchain in which voters who have voting qualification requirements participate in voting and do not know the voting result of voters other than the voters. In 2020, the spread of the "Untact" culture in COVID-19 has raised the need to use electronic voting. Electronic voting has advantages such as accuracy, speed improvement, and cost reduction in the voting process, but since voting information is stored in a centralized system, suspicion and mistrust of voting results are raised through Hacking. In recent years, electronic voting, to which Blockchain technology has been applied, ensures the reliability of voting based on transparency, but the problem arises that privacy of voting and eligibility of voting are not guaranteed as a feature of the Blockchain in which information is made public to everyone. For this reason, there were studies to ensure the eligibility of voting based on private and permissioned Blockchain and to solve the security problem based on Zero-Knowledge Proof and Homorphic Encryption. However, the technology is difficult to apply to electronic voting and the arithmetic processing speed is slow due to encryption, so it is necessary to conduct an electronic voting study based on Blockchain to supplement this. Accordingly, in this paper, the eligibility of voting is guaranteed by a private Blockchain, a random voting ID is generated by a public key encryption method, and the voter directly selects and uses the random voting ID for voting, thereby ensuring the privacy of voting and the speed of processing. As a result of the performance evaluation, the proposed system in this paper met all the requirements of electronic voting and identified the digital divide problem and security hole. Therefore, if the digital divide problem is resolved and security technology is developed, the use of electronic voting using Blockchain technology is expected to become more active, and the increase in voting participation will further develop the democracy of the Republic of Korea due to the convenience of voting.

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초록/요약

본 논문에서는 투표 자격요건을 갖춘 유권자가 투표에 참여하고, 투표자 이외 투표자의 투표 결과를 알 수 없는 프라이빗 블록체인 기반 전자투표 시스템을 제안하고자 한다. 2020년 코로나19로 언택트(Untact) 문화가 확산됨에 따라 전자투표 사용 필요성이 대두되고 있다. 전자투표는 투·개표 과정 전산화로 정확성, 신속성 향상, 비용 절감 등의 장점이 있는 반면, 투표 정보가 중앙 집중 시스템에 저장되기 때문에 해킹으로 투·개표 결과의 위·변조 의혹이나 불신이 제기되어 활성화되지 못하고 있다. 최근 블록체인 기술이 적용된 전자투표는 투명성을 바탕으로 투표의 신뢰성을 확보하였지만, 모든 사람에게 정보가 공개되는 블록체인 특징으로 투표의 비밀성, 합법성이 보장되지 않는다는 문제점이 발생한다. 이에 프라이빗, 허가형 블록체인으로 투표의 합법성을 보장하고 영지식증명(Zero-Knowledge Proof), 동형암호(Homomorphic Encryption)를 토대로 투표의 비밀성 보장 문제를 해결하는 연구가 있었지만 해당 기술은 전자투표에 기술 적용이 어렵고 암호화로 인해 연산 처리 속도가 느려 추가적으로 이를 보완하는 블록체인 기반 전자투표 연구가 필요한 상황이다. 따라서 본 논문에서는 프라이빗 블록체인으로 투표의 합법성을 보장하고 공개키 암호화 방법으로 랜덤 투표 ID를 생성하여 투표자가 직접 랜덤 투표 ID를 선택, 투표에 사용함으로써 투표의 비밀성과 빠른 처리 속도가 보장된다. 성능 평가 결과로 본 논문에서 제안하는 시스템은 전자투표가 갖춰야 하는 요구 사항을 모두 만족하였고, 디지털 격차 문제와 보안 취약점을 확인하였다. 따라서 향후 디지털 기기 보급 확산으로 디지털 격차가 해소되고 보안 기술이 발전하게 되면 블록체인 기술을 적용한 전자투표의 사용이 활성화될 전망이고, 투표의 편리성으로 투표 참여 증가는 대한민국의 민주주의를 더욱 발전시킬 것이다.

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