Інформації в складних організаційних системах удк 004. 056. 5 Doi: 10. 30748/soi. 2018. 155. 06 О. М. Букраба, Ф. С. Мазепа, К. Р. Карнишов, О. О. Яковенко, Н.І. Кушніренко Одеський національний політехнічний університет, Одеса

41
Обробка інформації
в складних організаційних системах
УДК 004.056.5
DOI: 10.30748/soi.2018.155.06
О.М. Букраба, Ф.С. Мазепа, К.Р. Карнишов, О.О. Яковенко, Н.І. Кушніренко
Одеський національний політехнічний університет, Одеса
СИСТЕМА ЕЛЕКТРОННОГО ГОЛОСУВАННЯ
НА ОСНОВІ ТЕХНОЛОГІЇ БЛОКЧЕЙН
Стаття присвячена розробці системи електронного голосування, яка реалізована на основі технології
блокчейн. У статті проаналізовані основні недоліки існуючих системи електронного голосування та запро-
понована принципово нова система електронного голосування, яка гарантує збереження голосів виборців
незмінними, дозволяє виборцю віддати свій голос дистанційно за допомогою смартфону або персонального
комп’ютеру, а також переконатися, що голос був зарахований вірно, при цьому система забезпечує таєм-
ність голосування.
Ключові слова: система електронного голосування, технологія блокчейн, електронний цифровий під-
пис, хеш сума.
Вступ
Постановка проблеми та аналіз публікацій.
Вибори – це найпоширеніша форма участі громадян у суспільно-політичному житті держави та місцевих органів самоврядування. Для проведення легітим- них виборів необхідно прийняти заходи для запобі- гання порушенням під час голосування та підрахун- ку голосів, забезпечити збереження результатів го- лосування незмінними, спростити процес голосу- вання для забезпечення високої явки виборців. Тра- диційна система голосування, яка використовується в багатьох державах, до числа яких належить Украї- на, не може в повній мірі гарантувати, що вибори були проведені з дотриманням усіх вищеперерахо- ваних вимог [1–2]. На відміну від традиційних ви- борів, запропонована система електронного голосу- вання з використанням технології блокчейн дозво- лить проводити вибори, які будуть відповідати ви- щеперерахованим вимогам [3].
Метою статті є проектування структури баз да- них, які будуть використовуватися у електронній сис- темі голосуванні, розробка алгоритму голосування, аналіз загроз, які найбільш характерні для системи електронного голосування. Технологія блокчейн буде використовуватися для збереження голосів виборців та “відривних частин бюлетенів” у розподілених ба- зах даних, які будуть зберігатися на смартфонах, планшетах або персональних комп’ютерах виборців, які надалі будемо називати персональними пристро- ями виборця, завдяки чому буде гарантована незмін- ність результатів голосування.
Виклад основного матеріалу
Аналіз існуючих систем
електронного голосування
Системи електронного голосування можна по- ділити на два типи: ті, які потребують безпосеред- ньої наявності виборця на виборчій дільниці та ті, які дозволяють проголосувати дистанційно [4]. При- кладами систем, які потребують наявності виборця на дільниці, є КОВБ-2003 та КОВБ-2010, які дозво- ляють автоматизувати процес підрахунку бюлетенів.
Такі системи як Hart eSlate DRE [5], UE 2000,
ДАС “Вибори” відносяться до систем прямого запи- су. Вони зчитують голос виборця за допомогою еле- ктронно-оптичних або механічних компонентів та одразу записують голос виборця на електронний носій, завдяки чому забезпечують вищий рівень ав- томатизації виборчого процесу у порівнянні з сис- темами КОВБ-2003 та КОВБ-2010.
Перша система електронних виборів з можли- вістю дистанційного голосування була застосована
16 жовтня 2005 року на муніципальних виборах в
Естонії. Для того щоб проголосувати на виборах у
Естонії через мережу Інтернет, у виборця має бути
ID-паспорт громадянина Естонії, комп’ютер з під- ключенням до мережі Інтернет та прилад для зчиту- вання інформації з ID-паспорту [6].
Окрім Естонії, досвід з проведення Інтернет- виборів різних рівнів (від місцевих до парламентсь- ких) мають Великобританія, Сполучені Штати Аме- рики [7] та Росія [8].
© Букраба О.М., Мазепа Ф.С., Карнишов К.Р., Яковенко О.О., Кушніренко Н.І., 2018

Системи обробки інформації, 2018, випуск 4 (155)
ISSN 1681-7710
Вимоги до нової системи
електронного голосування
Згідно зі статтею 71 Конституції України вибо- ри в органи державної влади та органи місцевого самоврядування здійснюються шляхом таємного голосування, тому перш за все система електронно- го голосування має забезпечувати збереження таєм- ниці голосування [9]. Не менш важливими вимога- ми, яким має задовольняти система електронного голосування, є неможливість змінити голоси вибор- ців та провести вкидання бюлетенів. Для того щоб забезпечити високий рівень довіри виборців до но- вої системи електронного голосування, в ній пови- нен бути реалізований прозорий алгоритм підрахун- ку голосів та можливість перевірки виборцем стану свого голосу, а саме того, що голос був записаний у базу даних та не був змінений. Вище перелічені ви- моги перш за все впливають на архітектурні рішен- ня, які будуть застосовуватися у системі електро- нного голосування: механізм автентифікації вибор- ця, отримання цифрового бюлетеня та збереження голосів виборців. Але окрім відповідності вище пе- рерахованим вимогам, система має дозволяти ви- борцям проголосувати дистанційно за допомогою персонального пристрою, оскільки це дозволить залучити до участі в виборах більшу кількість ви- борців і, як наслідок, отримати більш об’єктивні результати голосування. Вихідний код системи еле- ктронного голосування має знаходитися у відкрито- му доступі.
Аналітичний огляд технології блокчейн
Блокчейн – це розподілена база даних, у якій дані зберігаються у вигляді ланцюжку блоків, який постійно зростає, захищений від підробки та пере- робки даних. Кожен блок ланцюжку складається з заголовку та списку транзакцій. Заголовок блоку містить інформацію хеші попереднього блоку, хеш- сумах транзакцій, які увійшли у цей блок, свій хеш та час створення блоку. Перший блок в ланцюжку називають первинним блоком і розглядають як окремий випадок, оскільки він не має материнського блоку [10]. Для того щоб новий блок був прийнятим
іншими користувачами мережі, він має задовольня- ти певним вимогам, які варіюються у залежності від обраного протоколу консенсусу. Найбільш пошире- ними протоколами консенсусу є доказ виконання роботи (Proof of Work (PoW)) та доказ долі власнос- ті (Proof of Stake (PoS)) [11]. Інші протоколи консен- сусу застосовуються для вирішення вузького спект- ру задач [12]. Технологія блокчейн отримала широ- ко розповсюдження у сфері криптовалют. В Україні з 2017 року ця технологія використовується в онов- леній системі електронних торгів конфіскованим майном СЕТАМ та в інформаційній системі держа- вного земельного кадастру [13].
Структура системи електронного
голосування, яка пропонується
Проектування архітектури баз даних є важли- вим етапом розробки програмного забезпечення.
Тому розробку системи електронного голосування доцільно розпочати з проектування архітектури баз даних. Для реалізації системи електронного голосу- вання на основі технології блокчейн пропонується використовувати три бази даних: одну централізо- вану реляційну базу даних voterRegisterDB, яка буде зберігатися на серверах центральної виборчої комі- сії, та дві розподілені бази даних bulletinDB та votesDB, побудовані на основі технології блокчейн, які зберігатимуться на персональних носіях вибор- ців. Структури полів вище перелічених баз даних наведені на рис. 1–3 відповідно.
Id виборця
ПІБ виборця
Адреса прописки виборця
Дата народження виборця
Публічний ключ виборця pubKeyN
Вхідні умови задачі taskN
Рішення задачі taskN
Бюлетень bulletinN
Рис. 1. Поля централізованої бази даних voterRegisterDB для зберігання реєстру виборців
Id блоку
Хеш-сума попереднього блоку
Бюлетень bulletinN, підписаний особистим клю- чем виборця prvKeyN
Час генерації блоку
Рис. 2. Поля розподіленої бази даних bulletinDB, яка реалізованана основі технології блокчейн
Id блоку
Хеш-сума попереднього блоку
Голос виборця
Хеш-сума для ідентифікації голосу hashN
Час генерації блоку
Рис. 3. Поля розподіленої бази даних votesDB, ка реалізованана основі технології блокчейн
Алгоритм голосування
Голосування за допомогою системи електро- нного голосування складається з наступних кроків:
1. Виборець має з’явитися до органу ведення
Реєстру виборців з паспортом та ідентифікаційним кодом. Після перевірки особи виборця йому буде наданий одноразовий ключ oneTimeKeyN, який не- обхідний для того, щоб виборець міг додати свій відкритий ключ pubKeyN у базу даних voterRegis- terDB.
42

Обробка інформації в складних організаційних системах
2. Виборець, використовуючи свій персональ- ний пристрій, генерує електронний цифровий під- пис, а саме відкритий ключ pubKeyN та особистий ключ prvKeyN. Авторизувавшись на сайті ЦВК, за допомогою одноразового ключа oneTimeKeyN, ви- борець публікує свій відкритий ключ pubKeyN. Від- критий ключ pubKeyN публікується у списку ви- борців voterRegisterDB навпроти відповідного ви- борця. Генерація ключів є обов’язковою процеду- рою для усіх виборців, які бажають вперше прийня- ти участь у електронному голосуванні.
3. Виборець має завантажити та встановити програмне забезпечення для електронного голосу- вання на свій персональний пристрій. Хеш-сума програмного забезпечення programHash має бути опублікована на сайті ЦВК, для того щоб виборець мав змогу переконатися, що було завантажене та встановлене офіційне програмне завантаження та в нього не були внесені будь-які зміни.
4. Виборець має авторизуватися у системі еле- ктронного голосування за допомогою особистого ключа prvKeyN.
5. Якщо у поточний момент відбуваються ви- бори, то система автоматично розпочне завантажен- ня копій баз даних bulletinDB та votesDB, побудова- них на основі технології блокчейн, через мережу
Інтернет. У іншому випадку завантаження баз даних bulletinDB та votesDB розпочнеться одразу ж після початку голосування, у якому виборець має право прийняти участь.
6. Після закінчення завантаження баз даних bulletinDB та votesDB система електронного голосу- вання автоматично відправить запит на отримання випадкових вхідних даних для вирішення асиметри- чної задачі taskN до ЦВК. Вхідні данні для задачі taskN генеруються автоматично, підписуються елек- тронним цифровим підписом ЦВК та публікуються у списку виборців навпроти відповідного виборця.
7. Асиметрична задача taskN вирішується на пристрої виборця. Знаходження рішення задачі є ресурсномістким процесом. Отримане рішення за- дачі taskN, підписане ключем prvKeyN, передається до ЦВК. Рішення задачі taskN є доказом виконаної роботи (Proof of Work (PoW)) та є аналогом підпису виборця у виборчому списку при традиційному го- лосуванні. Вирішення ресурсномісткої задачі необ- хідно для захисту системи електронного голосуван- ня від можливого масового фіктивного голосування, оскільки воно вимагатиме наявності великої обчис- лювальної потужності у зловмисників.
8. ЦВК перевіряє правильність вирішення ви- борцем асиметричної задачі taskN. Якщо задача ви- рішена вірно, ЦВК розміщує вирішення задачі taskN у відповідній графі у списку виборців voterRegis- terDB та генерує бюлетень bulletinN, який склада-
ється з унікальної послідовності символів, та публі- кується у списку виборців.
9. Виборець підписує свій бюлетень bulletinN
особистим ключем prvKeyN та відправляє запит на додання підписаного бюлетеня у базу даних bullet- inDB.
10. Після перевірки того, що цей бюлетень ще не був доданий до бази даних bulletinDB та підписа- ний особистим ключем виборця prvKeyN, він дода-
ється у мережу блокчейн bulletinDB, а виборцю на- дається можливість додати свій голос voteN у базу даних votesDB.
11. У залежності від того, які вибори проходять на даний момент, виборець віддає свій голос за од- ного з кандидатів, політичну партію або рішення референдуму. Після того, як виборець проголосував, йому пропонується впродовж 30 секунд намалювати на екрані смартфону або планшету, чи за допомогою комп’ютерної миші або тачпаду, у випадку голосу- вання через персональний комп’ютер, будь-який випадковий малюнок. Цей малюнок та час голосу- вання буде використаний для генерації хеш-суми hashN. Генерація хеш-суми hashN відбуватиметься на персональному пристрої виборця. Ця хеш-сума hashN буде додана до голосу виборця, який буде записаний у базу даних votesDB, а також збережена на персональному пристрої виборця. Це дозволить виборцю ідентифікувати свій голос серед інших, для того щоб перевірити те, що він записаний у базу даних votesDB та його значення не було змінено.
Хеш-сума hashN не передається виборцем у ЦВК, тому ніхто окрім виборця не знатиме, кому належить голос виборця voteN, тому виборець не може бути
ідентифікований ні ЦВК, ні іншими виборцями.
12. Голос виборця voteN записується у базу да- них votesDB. Можливість виборця додати голос voteN до бази даних votesDB анулюється.
13. Виборець отримує змогу перевірити те, що його голос voteN був записаний до бази даних votesDB та не був змінений.
Аналіз захищеності запропонованої системи
електронного голосування
Запропонований проект системи електронного голосування дозволяє забезпечити високий рівень захисту системи від найбільш вірогідних порушень, які можуть виникнути під час проведення електро- нних виборів та вплинути на результат чи перебіг голосування.
Захист результатів голосування від зміни та(або) видалення голосів забезпечується завдяки тому, що бюлетені та голоси виборців зберігаються у розподілених базах даних, які реалізовані на осно- ві технології блокчейн та зберігаються на персона- льних пристроях виборців. Оскільки технологія блокчейн є захищеною за дизайном та відповідає
43

Системи обробки інформації, 2018, випуск 4 (155)
ISSN 1681-7710
вимогам задачі візантійських генералів [12], то для того, щоб змінити результати голосування, зловми- сники мають виконати атаку 51 відсотка. Така атака може бути проведена шляхом змови більшості ви- борців, що є майже недосяжною задачею, або завдя- ки масовому злому облікових записів виборців, який неможливо виконати через високу обчислювальну складність, пов’язану з використанням електронного цифрового підпису для автентифікації виборців.
44
Окрім захисту від зміни та видалення результа- тів голосування, використання електронного цифро- вого підпису виборця дозволяє знизити ризик того, що зловмисники зможуть проголосувати від імені
іншого виборця. Електронний цифровий підпис ви- борця виконується за алгоритмом RSA, надійність якого полягає у високій обчислювальній складності знаходження зворотної функції до функції шифру- вання. Складність знаходження зворотної функції полягає у факторизації великого цілого числа n на прості множники. Загальний метод решета числово- го поля, який є найшвидшим алгоритмом фактори- зації на сьогоднішній день, дозволяє виконати роз- кладання k-бітного цілого числа на множники зі швидкістю, яка обраховується за формулою (1) [14]:
1 2
3 3
exp((c o(1))k log k)

, для с < 2.
(1)
При обраній довжині ключа цифрового підпису ця швидкість є доволі низькою, що не дозволяє зло- вмисникам виконати масове голосування від імені
інших виборців.
У системі реалізований двохфакторний захист від фальсифікації результатів виборів шляхом дода- вання у список виборців неіснуючих виборців та подальшого голосування від їх імені. По-перше, си- стема вимагає надання доказу виконаної роботи
(Proof of Work (PoW)). Це потребує наявності у
ЦВК, або інших зловмисників, великих обчислюва- льних потужностей для проведення масових фаль- сифікацій. По-друге, публічно оприлюднений спи- сок виборців дозволяє виборцям перевірити корект- ність списку виборців. Колективна перевірка списку виборців дозволить значно скоротити кількість по- милок у ньому та ускладнить додання великої кіль- кості неіснуючих виборців до списку виборців.
Повністю автоматизований процес підрахунку голосів дозволяє уникнути помилок під час підраху- нку голосів, пов’язаних з людським чинником. Від- критий вихідний код системи гарантує, що алгоритм підрахунку голосів буде прозорим та не буде місти- ти помилок. Також кожен з виборців може власно- руч виконати перерахунок голосів та порівняти отриманий результат з результатом, який був опуб- лікований ЦВК.
Збереження таємниці голосування забезпечу-
ється завдяки використанню двох розподілених баз даних: у базі даних bulletinDB зберігаються підпи- сані електронним цифровим підписом виборця бю- летені, а голоси виборців, які зберігаються у базі даних votesDB, не підписуються електронними ци- фровими підписами виборців, через які третя особа могла б ідентифікувати, за кого саме проголосував певний виборець. В той самий час для того, щоб виборець мав змогу перевірити свій голос, до нього додається хеш-сума hashN, яка дозволяє виборцю
ідентифікувати свій голос voteN серед голосів інших виборців та перевірити його стан. В той самий час ні
ЦВК, ні жодна третя особа не знає, кому з виборців належить хеш-сума hashN, оскільки її значення обчи- слюється на пристрої виборця та не передається у
ЦВК. Реалізувати скритну передачу хеш-суми hashN до ЦВК неможливо, оскільки програмний код систе- ми знаходитиметься у відкритому доступі та може бути перевірений виборцями. Змінити код системи без відома виборців також неможливо, оскільки в цьому випадку хеш-сума програми programHash не- минуче зміниться, що дозволить виявити втручання у вихідний код системи електронного голосування.
Висновки
У статті запропонований принцип дії системи електронного голосування, реалізованої на основі технології блокчейн. Використання публічно досту- пного списку виборців та двох розподілених баз даних, реалізованих на основі технології блокчейн, дозволить реалізувати систему електронного голо- сування, яка задовольнятиме висунутим вимогам.
Окрім того, запропонована система, на відміну від
існуючих аналогів, дозволить не тільки автоматизу- вати процес підрахунку голосів, а й дасть змогу ви- борцям проголосувати дистанційно, використовую- чи власний смартфон або персональний комп’ютер без додаткового обладнання, власноруч перерахува- ти результати виборів, а також перевірити те, що їх голос був зарахований та не був змінений, при цьо- му, запропонований алгоритм підпису голосу дозво- лить забезпечити таємницю голосування.
Список літератури
1. Постанова Верховної Ради України “Про схвалення Концепції запровадження системи електронного голосу- вання в Україні” [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://search.ligazakon.ua/l_doc2.nsf/link1/DF87900A.html/.
2. Сіденко І.Г. Перспективи впровадження електронного голосування в Україні [Електронний ресурс] / І.Г. Сіденко //
Харків, 2012. – Режим доступу: http://www.kbuapa.kharkov.ua/ebook/conf/2012-2/doc/1/12.pdf/.
3. Gritzalis Dimitris. Secure Electronic Voting [Electronic resource] / Dimitris Gritzalis // 7th Computer Security Incidents
Response Teams Workshop. – 2002. – P. 5-14. – Available at: https://www.terena.org/activities/tf-csirt/meeting7/gritzalis- electronic-voting.pdf.

Обробка інформації в складних організаційних системах
4. Електронний науковий архів Науково-технічної бібліотеки Національного університету “Львівська політехніка”.
Впровадження електронного голосування в України: проблеми та перспективи. –
Режим доступу:
http://ena.lp.edu.ua/bitstream/ntb/33188/1/056-126-127.pdf.
5.
The Official Site of Hart Intercivic eSlate. [Electronic resource]. – Available at:
https://www.verifiedvoting.org/resources/voting-equipment/hart-intercivic/eslate/.
6. Electronic Voting Machines versus Traditional Methods: Improved Preference, Similar Performance / Sarah P. Everett,
Kristen K. Greene, Michael D. Byrne, Dan S. Wallach, Kyle Derr, Daniel Sandler and Ted Torous // Proceedings of Measuring,
Business, and Voting. – Florence, Italy. – April 5-10, 2008.
7. Electronic Voting Offers Opportunities and Presents Challenges [Electronic resource]. – Available at:
https://www.gao.gov/new.items/d04766t.pdf/.
8. Federal Efforts to Improve Security and Reliability of Electronic Voting Systems Are Under Way, but Key Activities
Need to Be Completed [Electronic resource]. – Available at: https://www.gao.gov/assets/250/247851.pdf/.
9. Конституция Украины, принятая на пятой сессии Верховной Рады Украины 28 июня 1996 года с изменениями и дополнениями согласно Закону Украины “О внесении изменений к Конституции Украины” №2222-IV. – Харьков: ФЛП
Спивак Т.К., 2010. – 48 с.
10. Офіціальний сайт Blockchain technology “Advantages & disadvantages of blockchain technology” [Electronic re- source]. – Available at: https://blockchaintechnologycom.wordpress.com/2016/11/21/advantages-disadvantages/.
11. Офіціальний сайт Blockchain Labs “What Are Consortium Blockchains?” [Electronic resource]. – Available at:
https://www.blockchainlabs.asia/news/what-are-consortium-blockchains/.
12. Blockchains, Digital Assets, Smart Contracts, Decentralized Autonomous Organizations / Ethereum. – CreateSpace
Independent Publishing Platform. – 2016. – 360 p.
13. Офіціальний сайт Міністерства аграрної політики та продовольства України. Державний земельний кадастр пе- рейшов на технологію Blockchain [Електронний ресурс] – Режим доступу: http://minagro.gov.ua/node/24722/.
14. Coutinho S.C. The Mathematics of Ciphers: Number Theory and RSA Cryptography / S.C. Coutinho. – A K Pe- ters/CRC Press; 1 edition. – 1999. – 198 p.
References
1. The Resolution of the Verkhovna Rada of Ukraine (2018), “Pro sрvalennya Koncepciyi zaprovadzhennya systemy elek-
tronnogo golosuvannya v Ukrayini” [On Approval of the Concept for the Implementation of the Electronic Voting System in
Ukraine], available at: https://search.ligazakon.ua/l_doc2.nsf/link1/DF87900A.html/ (accessed 26 November 2018).
2. Sidenko, I.G. (2012), “Perspektyvy vprovadzhennya elektronnogo golosuvannya v Ukrayini” [Prospects for implement- ing e-voting in Ukraine], Actual problems of public administration, No. 2(42), pp. 222-230, available at: www.kbuapa.kharkov.ua/ebook/conf/2012-2/doc/1/12.pdf/.
3. Gritzalis, Dimitris (2002), Secure Electronic Voting, 7th Computer Security Incidents Response Teams Workshop, pp. 5-14,
available at: https://www.terena.org/activities/tf-csirt/meeting7/gritzalis-electronic-voting.pdf (accessed 26 November 2018).
4. Electronic Scientific Archive of the Scientific and Technical Library of the National University “Lviv Polytechnic” (2014),
“Vprovadzhennya elektronnogo golosuvannya v Ukrayiny: problemy ta perspektyvy`” [Introduction of e-voting in Ukraine: problems
and perspectives], available at: http://ena.lp.edu.ua/bitstream/ntb/33188/1/056-126-127.pdf (accessed 26 November 2018).
5.
The Official Site of Hart Intercivic eSlate (2017), Hart Intercivic eSlate, available at:
https://www.verifiedvoting.org/resources/voting-equipment/hart-intercivic/eslate/ (accessed 26 November 2018).
6. Everett, Sarah P., Greene, Kristen K., Byrne, Michael D., Wallach, Dan S., Derr, K., Sandler, D. and Torous, T. (2008),
Electronic Voting Machines versus Traditional Methods: Improved Preference, Similar Performance, Proceedings of Measuring,
Business, and Voting, April 5-10, Florence, Italy.
7.
Electronic Voting Offers Opportunities and Presents Challenges, available at: https://www.gao.gov/new.items/d04766t.pdf/ (accessed 27 November 2018).
8. United States Government Accountability Office (2005),
Federal Efforts to Improve Security and Reliability of Elec-
tronic Voting Systems Are Under Way, but Key Activities Need to Be Completed, available at: https://www.gao.gov/assets/250/247851.pdf/ (accessed at 26 November 2018).
9. (2010), “Konstytutsyia Ukrayny, pryniataia na piatoi sessyy Verkhovnoi Rady Ukrayny 28 yiunia 1996 hoda s yzmeneny-
iamy y dopolnenyiamy sohlasno Zakonu Ukrayny «O vnesenyy yzmenenyi k Konstytutsyy Ukrayny» No. 2222-IV”[The Constitu-
tion of Ukraine, adopted by the fifth session of the Verkhovna Rada of Ukraine on June 28, 1996, with amendments and additions
according to the Law of Ukraine "On Amendments to the Constitution of Ukraine" No. 2222-IV], FLP Spivak T.K., Kharkiv, 48 p.
10. The official site of Blockchain technology (2016), Advantages & disadvantages of blockchain technology, available at:
https://blockchaintechnologycom.wordpress.com/2016/11/21/advantages-disadvantages/ (accessed 26 November 2018).
11. The official site of Blockchain Labs (2018), What Are Consortium Blockchains?, available at:
https://www.blockchainlabs.asia/news/what-are-consortium-blockchains/ (accessed 27 November 2018).
12. Ethereum (2016), Blockchains, Digital Assets, Smart Contracts, Decentralized Autonomous Organizations,
CreateSpace Independent Publishing Platform, 360 p.
13. The official site of the Ministry of Agrarian Policy and Food of Ukraine (2017), “Derzhavnyi zemelnyi kadastr perei-
shov na tekhnolohiiu Blockchain” [State Land Cadastre switched to Blockchain technology], available at: www.minagro.gov.ua/node/24722/ (accessed 27 November 2018).
14. Coutinho, S.C. (1999), The Mathematics of Ciphers: Number Theory and RSA Cryptography, A K Peters/CRC Press; 1
edition, 198 p.
Надійшла до редколегії 17.10.2018
Схвалена до друку
11.12.2018
45

Системи обробки інформації, 2018, випуск 4 (155)
ISSN 1681-7710
46
Відомості про авторів:
Букраба Олександр Михайлович
студент 6-го курсу
Одеського національного політехнічного університету,
Одеса, Україна https://orcid.org/0000-0002-6859-2941
Information about the authors:
Oleksandr Bukraba
sixth year Student of Odesa National
Polytechnic University,
Odesa, Ukraine https://orcid.org/0000-0002-6859-2941
Мазепа Федір Сергійович
студент 6-го курсу
Одеського національного політехнічного університету,
Одеса, Україна https://orcid.org/0000-0002-6054-7660
Fedir Mazepa
sixth year Student of Odesa National
Polytechnic University,
Odesa, Ukraine https://orcid.org/0000-0002-6054-7660
Карнишов Кирилло Романович
студент 6-го курсу
Одеського національного політехнічного університету,
Одеса, Україна https://orcid.org/0000-0002-0006-7593
Kyrylo Karnyshov
sixth year Student of Odesa National
Polytechnic University,
Odesa, Ukraine https://orcid.org/0000-0002-0006-7593
Яковенко Олександр Олександрович
старший викладач кафедри Одеського національного політехнічного університету,
Одеса, Україна https://orcid.org/0000-0003-1013-9463
Oleksandr Iakovenko
Senior Instructor of Odesa National
Polytechnic University,
Odesa, Ukraine https://orcid.org/0000-0003-1013-9463
Кушніренко Наталія Ігорівна
кандидат технічних наук доцент кафедри
Одеського національного політехнічного університету,
Одеса, Україна https://orcid.org/0000-0003-3722-0229
Natalya Kushnirenko
Candidate of Technical Sciences Associate Professor of Odesa National
Polytechnic University,
Odesa, Ukraine https://orcid.org/0000-0003-3722-0229
СИСТЕМА ЭЛЕКТРОННОГО ГОЛОСОВАНИЯ НА ОСНОВЕ ТЕХНОЛОГИИ БЛОКЧЕЙН
А.М. Букраба, Ф.С. Мазепа, К.Р. Карнышов, А.А. Яковенко, Н.И. Кушниренко
Статья посвящена разработке системы электронного голосования, которая реализована на основе технологии
блокчейн. В статье проанализированы основные недостатки существующих систем электронного голосования и пред-
ложена принципиально новая система электронного голосования, которая гарантирует сохранение голосов избирате-
лей неизменными, позволяет избирателю отдать свой голос дистанционно при помощи смартфона или персонального
компьютера, а также убедиться, что голос был засчитан верно, при этом система обеспечивает сохранность тайны
голосования.
Ключевые слова: система электронного голосования, технология блокчейн, электронно-цифровая подпись, хэш
сумма.
ELECTRONIC VOTING SYSTEM BASED ON THE BLOCKCHAIN TECHNOLOGY
O. Bukraba, F. Mazepa, K. Karnyshov, O. Iakovenko, N. Kushnirenko
This article is devoted to development of electronic voting system based on the blockchain technology. Voting is the bridge
between the governed and government. The current voting system has many security holes, and it is difficult to prove even simple
security properties about them. There are also some reasons for a government to use electronic voting systems are to increase
elections activities and to reduce the elections expenses. This article provides an overview of the experiences of other countries
using electronic voting systems. Disadvantages of existing electronic voting systems were analyzed in this paper. Fundamentally
new open source electronic voting system was supposed based on the analysis of existing electronic voting systems. Supposed
electronic voting system uses blockchain for saving electronic votes on devices of voters. A blockchain is a decentralized, distrib-
uted and public digital ledger that is used to record transactions across many computers so that any involved record cannot be
altered retroactively, without the alteration of all subsequent blocks. Each block of blockchain contains a cryptographic hash of
the previous block, a timestamp, and transaction data. By design, a blockchain is resistant to modification of the data. Using of
blockchain guarantees immutability of votes. This system allows voter to vote remotely using his own smartphone, tablet or per-
sonal computer and verify immutability of his vote. Voting secret is also guaranteed by this proposed electronic voting system.
Main threats to the proposed electronic voting system were investigated. Investigation of these threats allows to design protected
electronic voting system. Implementation of proposed electronic voting system will allow to increase legitimacy of elections,
involve more voters to take participation in the elections.
Keywords: electronic voting system, blockchain technology, digital signature, hash.