《電子技術(shù)應(yīng)用》
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基于聯(lián)盟區(qū)塊鏈的中國福利彩票系統(tǒng)設(shè)計
《信息技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)安全》2020年第8期
李夢煒
中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 網(wǎng)絡(luò)空間安全學(xué)院，安徽 合肥230026
摘要： 針對目前中國福利彩票系統(tǒng)存在的數(shù)據(jù)安全程度有限、公開透明力度不足問題，結(jié)合實際情況，采用哈希函數(shù)和聯(lián)盟鏈技術(shù)，對傳統(tǒng)彩票系統(tǒng)中數(shù)據(jù)傳輸記錄、開獎號碼產(chǎn)生方面進行了改進，設(shè)計了一種具有可實踐性的彩票系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有的優(yōu)點：分布式存儲保障數(shù)據(jù)安全；節(jié)點權(quán)限的層次化降低了聯(lián)盟鏈中心化程度，維護購買者隱私；全體購買者均可參與數(shù)據(jù)監(jiān)督，對開獎號碼隨機性進行驗證。
中圖分類號： TP309
文獻標識碼： A
DOI： 10.19358/j.issn.2096-5133.2020.08.003
引用格式： 李夢煒. 基于聯(lián)盟區(qū)塊鏈的中國福利彩票系統(tǒng)設(shè)計[J].信息技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)安全，2020，39(8)：9-14.

China welfare lottery system based on the consortium blockchain
Li Mengwei
School of Cyber Security，University of Science and Technology of China，Hefei 230026，China
Abstract： To solve the problems of the limited data security and fairness in the current China welfare lottery system, combining with the actual situation, we use the hash function and consortium blockchain technology to improve the data transmission records and the generation of lottery numbers. The advantages of the system include distributed storage guarantees data security，and the hierarchical level of node authority reduces the degree of centralization and maintains the privacy of purchasers，at the same time，all purchasers can participate in data supervision and verify the randomness of lottery numbers.
Key words : blockchain；consortium blockchain；welfare lottery；hash function

        2014年至2018年，中國福利彩票總銷量已連續(xù)5年超越2 000億元，截至2018年12月31日，中國福利彩票累計發(fā)行銷售量為20 197.26億元，籌集公益金6 022.97億元，惠及數(shù)億人次，創(chuàng)造稅收數(shù)百億元，創(chuàng)造就業(yè)崗位40多萬個。中國福利彩票已經(jīng)成為中國公益事業(yè)和社會福利事業(yè)發(fā)展不可或缺的重要力量，保障中國福利彩票健康穩(wěn)固發(fā)展具有十分重要的意義。

         然而，福彩系統(tǒng)一直風(fēng)波不斷。彩票造假、暗箱操作時有發(fā)生，2009年深圳福彩巨騙案，據(jù)深圳警方披露案情，一男子利用職務(wù)之便，惡意篡改開獎后的彩票數(shù)據(jù)，企圖偽造一等獎中獎事實，所涉金額高達3 305萬元；彩票銷售、開獎等環(huán)節(jié)屢屢遭受質(zhì)疑，原定于2015年1月25日晚21：30開獎直播的第15011期中國福利彩票雙色球游戲(以下稱雙色球)，未能進行開獎直播，也未給出具體“失聯(lián)”原因；多名中國福利彩票發(fā)行管理中心(以下稱中福彩中心)主要管理人員連續(xù)落馬，2018年中央紀委國家監(jiān)委網(wǎng)站公布了被查處的福彩領(lǐng)域4名局級領(lǐng)導(dǎo)干部的懺悔視頻，共有14人涉案，更是引發(fā)公眾質(zhì)疑。這些事件都對中國福利彩票的公信力造成了極大的負面影響。

         2008年，中本聰(Satoshi Nakamoto)發(fā)表了題為《比特幣：一種點對點式的電子現(xiàn)金系統(tǒng)》的論文，提出了一種基于密碼學(xué)的電子貨幣，并命名為比特幣，其中最核心的技術(shù)就是區(qū)塊鏈技術(shù)。區(qū)塊鏈具有數(shù)據(jù)不可篡改、公開透明等特征，非常適合于需要保證數(shù)據(jù)高可信度以及透明度的場景。

         目前國內(nèi)外對區(qū)塊鏈在中國福利彩票上的應(yīng)用研究較少，且多集中在互聯(lián)網(wǎng)彩票上。然而互聯(lián)網(wǎng)彩票在監(jiān)管問題上形式非常嚴峻，幾經(jīng)波折，目前中國彩票法規(guī)中將違規(guī)互聯(lián)網(wǎng)售彩明確為非法彩票，各彩票網(wǎng)站均暫停售彩，購買彩票需至線下實體銷售網(wǎng)點(以下稱銷售網(wǎng)點)。同時部分彩票基層工作人員和部分購買者受教育程度不高，對新型銷售和購買方式的接受和認可上可能出現(xiàn)問題。

         2019年4月4日，中國政府采購網(wǎng)發(fā)布了《中國福利彩票發(fā)行管理中心基于區(qū)塊鏈智能合約技術(shù)的可公證性電子開獎技術(shù)研究與應(yīng)用公開招標公告》，預(yù)算金額284.87萬元，表現(xiàn)了中福彩中心對因地制宜的區(qū)塊鏈技術(shù)的迫切需求。

         本文首先對當(dāng)前中國福利彩票系統(tǒng)和區(qū)塊鏈關(guān)鍵概念進行簡要介紹，再提出基于聯(lián)盟區(qū)塊鏈的新型彩票系統(tǒng)的節(jié)點結(jié)構(gòu)和具體流程，最后對新系統(tǒng)的性能進行了分析。新系統(tǒng)相較于傳統(tǒng)彩票系統(tǒng)和聯(lián)盟鏈，有以下三點突破：

         (1)在滿足監(jiān)管需求和保護隱私的同時，降低了聯(lián)盟鏈的中心化程度，數(shù)據(jù)被篡改、偽造后更容易被發(fā)現(xiàn)、核查。區(qū)塊鏈中記錄的數(shù)據(jù)是加密后的數(shù)據(jù)，保護了隱私；多級節(jié)點的設(shè)計，對中心節(jié)點的權(quán)限進行了分割，提高了去中心化的程度；在聯(lián)盟鏈中引入了無需授權(quán)即可加入但權(quán)限有限的自由節(jié)點，提高了數(shù)據(jù)安全程度，且實現(xiàn)了全民監(jiān)督。

         (2)開獎號碼不可作偽。以全部購買數(shù)據(jù)信息為數(shù)據(jù)源，數(shù)據(jù)源記錄在區(qū)塊鏈中“不可篡改”，再利用哈希函數(shù)對數(shù)據(jù)源進行處理后得到的開獎號碼，具有可驗證性、不可預(yù)測性和不可操縱性。

         (3)充分考慮實際，易于落地落實。新系統(tǒng)基本沒有對現(xiàn)行的線下售票、購票、兌獎環(huán)節(jié)進行改變，易于被廣大購買者和銷售網(wǎng)點基層工作人員接受。


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作者信息：

李夢煒

(中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 網(wǎng)絡(luò)空間安全學(xué)院，安徽 合肥230026)


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