面向量子计算威胁的集成区块链电子投票框架 with 身份验证
密码学与安全
2025-11-21 v1
摘要
量子计算的快速发展对数字系统的密码学基础构成威胁，要求发展出安全且可扩展的电子投票（evoting）框架。我们引入了一个后量子安全的投票架构，集成了Falcon基于格的数字签名、基于MobileNetV3和AdaFace的生物识别认证，以及用于防篡改投票存储的许可链区块链。投票者注册涉及捕获面部嵌入向量，使用Falcon进行数字签名并存储在链上，以确保完整性和不可否认性。在投票期间，使用反欺骗技术和余弦相似度匹配进行实时生物识别验证。该系统显示出低延迟和稳健的欺骗检测，通过Prometheus和Grafana进行实时监控。注册的平均分类错误率（ACER）在CelebA Spoof数据集上低于3.5%，在Wild Face Anti-Spoofing（WFAS）数据集上低于8.2%。区块链锚定造成的平均gas开销约为3.3%（注册）和0.15%（投票），支持系统的效率、可审计性和透明性。实验结果确认了该系统在并发负载下的可扩展性、效率和韧性。该方法为解决投票者身份验证、数据完整性和量子抗安全等数字系统关键挑战提供了统一解决方案。
引用
@article{arxiv.2511.16034,
title = {A Quantum-Secure and Blockchain-Integrated E-Voting Framework with Identity Validation},
author = {Ashwin Poudel and Utsav Poudel and Dikshyanta Aryal and Anuj Nepal and Pranish Pathak and Subramaniyaswamy V},
journal= {arXiv preprint arXiv:2511.16034},
year = {2025}
}