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基于联盟区块链的中国福利彩票系统设计
《信息技术与网络安全》2020年第8期
李梦炜
中国科学技术大学 网络空间安全学院,安徽 合肥230026
摘要:针对目前中国福利彩票系统存在的数据安全程度有限、公开透明力度不足问题,结合实际情况,采用哈希函数和联盟链技术,对传统彩票系统中数据传输记录、开奖号码产生方面进行了改进,设计了一种具有可实践性的彩票系统。该系统具有的优点:分布式存储保障数据安全;节点权限的层次化降低了联盟链中心化程度,维护购买者隐私;全体购买者均可参与数据监督,对开奖号码随机性进行验证。
中图分类号:TP309
文献标识码:A
DOI:10.19358/j.issn.2096-5133.2020.08.003
引用格式: 李梦炜. 基于联盟区块链的中国福利彩票系统设计[J].信息技术与网络安全,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,中国福利彩票总销量已连续5年超越2 000亿元,截至2018年12月31日,中国福利彩票累计发行销售量为20 197.26亿元,筹集公益金6 022.97亿元,惠及数亿人次,创造税收数百亿元,创造就业岗位40多万个。中国福利彩票已经成为中国公益事业和社会福利事业发展不可或缺的重要力量,保障中国福利彩票健康稳固发展具有十分重要的意义。

然而,福彩系统一直风波不断。彩票造假、暗箱操作时有发生,2009年深圳福彩巨骗案,据深圳警方披露案情,一男子利用职务之便,恶意篡改开奖后的彩票数据,企图伪造一等奖中奖事实,所涉金额高达3 305万元;彩票销售、开奖等环节屡屡遭受质疑,原定于2015年1月25日晚21:30开奖直播的第15011期中国福利彩票双色球游戏(以下称双色球),未能进行开奖直播,也未给出具体“失联”原因;多名中国福利彩票发行管理中心(以下称中福彩中心)主要管理人员连续落马,2018年中央纪委国家监委网站公布了被查处的福彩领域4名局级领导干部的忏悔视频,共有14人涉案,更是引发公众质疑。这些事件都对中国福利彩票的公信力造成了极大的负面影响。

2008年,中本聪(Satoshi Nakamoto)发表了题为《比特币:一种点对点式的电子现金系统》的论文,提出了一种基于密码学的电子货币,并命名为比特币,其中最核心的技术就是区块链技术。区块链具有数据不可篡改、公开透明等特征,非常适合于需要保证数据高可信度以及透明度的场景。

目前国内外对区块链在中国福利彩票上的应用研究较少,且多集中在互联网彩票上。然而互联网彩票在监管问题上形式非常严峻,几经波折,目前中国彩票法规中将违规互联网售彩明确为非法彩票,各彩票网站均暂停售彩,购买彩票需至线下实体销售网点(以下称销售网点)。同时部分彩票基层工作人员和部分购买者受教育程度不高,对新型销售和购买方式的接受和认可上可能出现问题。

2019年4月4日,中国政府采购网发布了《中国福利彩票发行管理中心基于区块链智能合约技术的可公证性电子开奖技术研究与应用公开招标公告》,预算金额284.87万元,表现了中福彩中心对因地制宜的区块链技术的迫切需求。

本文首先对当前中国福利彩票系统和区块链关键概念进行简要介绍,再提出基于联盟区块链的新型彩票系统的节点结构和具体流程,最后对新系统的性能进行了分析。新系统相较于传统彩票系统和联盟链,有以下三点突破:

(1)在满足监管需求和保护隐私的同时,降低了联盟链的中心化程度,数据被篡改、伪造后更容易被发现、核查。区块链中记录的数据是加密后的数据,保护了隐私;多级节点的设计,对中心节点的权限进行了分割,提高了去中心化的程度;在联盟链中引入了无需授权即可加入但权限有限的自由节点,提高了数据安全程度,且实现了全民监督。

(2)开奖号码不可作伪。以全部购买数据信息为数据源,数据源记录在区块链中“不可篡改”,再利用哈希函数对数据源进行处理后得到的开奖号码,具有可验证性、不可预测性和不可操纵性。

(3)充分考虑实际,易于落地落实。新系统基本没有对现行的线下售票、购票、兑奖环节进行改变,易于被广大购买者和销售网点基层工作人员接受。


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作者信息:

李梦炜

(中国科学技术大学 网络空间安全学院,安徽 合肥230026)


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