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资料简介

博士论文-下一代电子选举系统关键技术研究,共210页,112155字
摘 要
民主是人类政治生活的主题,它关涉民主实践和民主价值。选举是实现民主的重要手 段,也是民主政治的核心问题。时代的发展和科技的进步推动了选举制度的改革,而选举 技术也随之不断得到进步。信息技术和以计算机为媒介的通信技术的崛起和发展是上个世 纪社会和人类历史进程的重要标志,社会生活的各方面都进入了数字化的时代,从而产生 了数字民主及电子选举这类新兴的科研领域。电子选举是信息技术渗入政治领域的最高级 形式,关涉到政治的核心运作和价值取向。
以公推直选为代表的基层选举是本文针对我国下一代电子选举系统的主要研究领域。 基层选举现在仍采用传统的基于纸质选票的投票方式,存在着诸多缺点。随着新一代信息 技术的普及和基层信息化建设的逐渐开展,如何设计一种基于我国国情和现状的电子选举 系统,并将其循序渐进的引入至基层选举活动中,是团队长期以来的工作重心。
在我国政治体制改革稳步推进之时,本文利用多种信息技术对基层选举活动做技术性 先行探讨和尝试,以期团队在未来的基层数字民主领域掌握先机,获取更大的主动权和优 势地位。凭借团队成员几十年来在集中式大会选举领域的技术积累和实践经验,针对基层 选举现状,本文将全面透析基层选举技术的现实状况,对现有技术基础和经验成果转化和 吸收利用,对基层电子选举活动进行深入研究和探索,并提出一系列现实可行的解决办法。 总结起来,本文的创新点和贡献如下:
1、深入探讨了我国现有基层选举活动中目前存在的技术性问题,并从共性和特性技术 角度对我国现有的电子选举技术逐一剖解,形成了一个比较完善合理的解决思路和流程。 2、从选举活动的执行流程角度出发,对于基层选民目前身份认证现状,结合作者负责 的实际项目和原有科研成果,将智能选举卡引入基层选民的身份认证中,设计了一种基于 生物指纹特征的双因素身份认证方案。
3、对于选举活动关键流程中的电子投/计票技术的现状和分类进行了深入研究,在原有 基于安全 Email 电子选举系统的工作基础上,创新性的使用了门限秘密分享技术,提出了 一种适用于基层异地选民的电子选举系统方案。
4、针对我国大多数基层本地选民选举需要和基层选举现状,利用团队三十余年来在集 中式大会选举领域的科研成果积累,将直接记录式选举技术和图像标记识别式选举技术的 优点融合并加以改进,提出了一种适用于我国广大基层本地选民的电子选举系统方案。
5、电子选票是电子选举的核心基础,本文创新性的从选票生存周期角度出发,从另一
维度描述了我国现有选举体系对于电子选票的定义和设计,分析了现有电子选票在实际使 用中亟需解决的几个关键问题,并给了出相应解决办法。
6、依据团队之前的技术积累,通过对现有分布式文件系统 HDFS 的流程改进,提供了 一种基于团队自主编码技术和动态副本策略的 HDFS 改进方案,并将其引入至基层电子选 举海量数据的持久化管理中,给出了一个云平台原型系统构建方案。
7、以作者主持研发并已成功投入商业化应用的直选系统平台为基础,提出了一种典型 的下一代电子选举平台设计方案,该平台的提出为我国即将开展的大规模基层选举活动提 供了有益的参考和借鉴价值,也为团队在未来展开大规模基层选举实践活动和商业化推广 提供了一条崭新的思路。
由于本文的研究背景涉及到敏感内容,在严格遵循我国现有法律体制和相关法律法规 约束的前提下,作者从技术和解决方案方面对基层选举做出一些有益的改进和尝试,这种 积极的实践活动对为我国未来基层民主化进程和我国政治体制的增量式改革都有十分重 要的促进作用。
关键词:基层选举,电子选举,身份认证,电子选票,数据持久化

目 录
摘 要 ... .I
Abstract ... .. III
目 录 ... .. VII
插图目录 ... . XV
表格目录 ... ... XIX
第一章 绪论 ... ... 1
1.1 选举的发展历史 ... . 1
 1.1.1 电子选举技术的发展 ... ... 1
1.2 国内电子选举技术的研究情况 ... . 3
 1.2.1 国内现有电子选举系统特征 ... ... 3
 1.2.2 下一代电子选举系统特征 ... . 4
1.3 下一代电子选举系统在中国的必由之路 ... ... 5
 1.3.1 下一代电子选举的趋势和必要性 ... . 5
 1.3.2 下一代电子选举系统的技术性难点及挑战 ... ... 6
 1.3.3 下一代电子选举系统的解决思路 ... . 7
1.4 课题的研究动机和意义 ... . 7
1.5 论文的研究内容和创新性 ... ... 8
1.6 论文组织结构 ... .. 9
第二章 下一代电子选举系统关键技术分析 ... ... 11
2.1 选举活动的分类 ... .. 11
 2.1.1 集中式大会选举 ... ... 11
 2.1.2 分散式基层选举 ... ... 11
2.2 一个典型的基层选举案例分析 ... .. 12
 2.2.1 选举的组织机构和职责 ... ... 12
 2.2.2 本次选举的时间节点 ... . 13
 2.2.3 本次选举的执行流程 ... . 13
 2.2.4 对本案例的分析和思考 ... ... 17
2.3 电子选举的共性技术分析 ... . 20
 2.3.1 选票制作技术 ... 20
 2.3.2 选民身份验证技术 ... 20
 2.3.3 电子投票技术 ... 21
 2.3.4 电子计票技术 ... 21
 2.3.5 结果验证技术 ... 21
 2.3.6 数据安全存储技术 ... 22
2.4 基层选举的特性技术分析 ... 22
 2.4.1 异地选民投票技术 ... 22
 2.4.2 贿选、胁迫等控制技术 ... 23
 2.4.3 选举成本控制技术 ... 23
2.5 本章小结 ... 23
第三章 基层选民身份认证关键技术研究 ... 25
3.1 基层选民身份认证现状 ... 25
 3.1.1 选民身份认证方式 ... 25
 3.1.2 现有认证方式存在的问题 ... 25
 3.1.3 解决思路及对策 ... 26
3.2 密码学基础 ... 26
 3.2.1 对称密码体制 ... 26
 3.2.2 非对称密码体制 ... 27
3.3 消息认证技术 ... 29
 3.3.1 Hash 函数 ... 29
 3.3.2 数字签名 ... 30
 3.3.3 数字证书 ... 31
3.4 身份认证技术 ... 32
 3.4.1 基于对称密钥的身份认证 ... 33
 3.4.2 基于电子令牌的身份认证 ... 34
 3.4.3 基于生物特征的身份认证 ... 35
3.5 实际案例分析 ... 38
 3.5.1 基于 RFID 复合技术的人员感知系统项目... 38
 3.5.2 智能身份验证系统项目 ... 40
3.6 一种基于生物指纹特征的双因素身份认证方案 ... 42
 3.6.1 方案设计原则 ... 42
 3.6.2 方案设计 ... 42
 3.6.3 方案执行流程 ... 44
 3.6.4 方案特色分析 ... 45
 3.6.5 方案创新性 ... 46
3.7 本章小结 ... 46
第四章 基层电子选举关键技术研究 ... 47
4.1 电子选举系统基础介绍 ... 47
 4.1.1 选举系统的参与方 ... 47
 4.1.2 选举系统的执行步骤 ... 48
 4.1.3 电子选举系统的安全特征 ... 48
 4.1.4 电子选举系统的技术分类 ... 49
4.2 基于密码学的电子选举技术 ... 50
 4.2.1 基于混合网络(Mix-net)的电子选举方案 ... 50
 4.2.2 基于盲签名的电子选举方案 ... 51
 4.2.3 基于同态加密的电子选举方案 ... 53
 4.2.4 基于秘密分享电子选举方案 ... 54
4.3 一种适用于基层异地选民的电子选举系统方案 ... 55
 4.3.1 PGP 协议介绍... 55
 4.3.2 基于安全 Email 协议的电子选举系统的不足和解决思路 ... 56
 4.3.3 基于 PGP 改进协议和门限秘密分享的远程安全电子选举系统方案... 57
 4.3.4 系统安全性分析 ... 63
 4.3.5 系统方案创新性 ... 64
4.4 基于非密码学的电子选举技术 ... 65
 4.4.1 基于非密码学的电子选举技术分类及介绍 ... 65
 4.4.2 图像标记识别式电子选举 ... 69
 4.4.3 直接记录式电子选举 ... 74
 4.4.4 现有选举技术的缺点及不足 ... 78
4.5 实际案例分析 ... 81
 4.5.1 项目实施内容 ... 81
 4.5.2 项目技术路线 ... 82
 4.5.3 项目总结 ... 83
 4.5.4 基于非密码学的电子选举方案设计初步 ... 83
4.6 一种适用于基层本地选民的电子选举系统方案 ... 84
 4.6.1 系统方案设计依据 ... 84
 4.6.2 参与机构定义及功能描述 ... 85
 4.6.3 系统构成图 ... 86
 4.6.4 系统执行流程 ... 86
 4.6.5 系统安全性分析 ... 90
 4.6.6 系统方案创新性 ... 92
4.7 本章小结 ... 92
第五章 电子选票关键技术研究 ... 93
5.1 选票生命周期 ... 93
5.2 选票分类 ... 94
 5.2.1 纸质选票 ... 94
 5.2.2 电子选票 ... 95
5.3 选票有效性--规则定义 ... 95
 5.3.1 选项定义 ... 95
 5.3.2 另选人定义 ... 96
 5.3.3 子类定义 ... 97
5.4 电子选票在实际使用过程中遇到的问题 ... 97
 5.4.1 候选人数量过多 ... 98
 5.4.2 选票加密困难 ... 98
 5.4.3 选票防伪 ... 98
 5.4.4 选民隐私保护 ... 98
5.5 一种纸质选票快速配对和关联防伪方案 ... 99
 5.5.1 选票定义 ... 99
 5.5.2 方案执行流程 ... 99
 5.5.3 方案创新性 ... ... 101
5.6 一类基于门限秘密分享的电子选票构造及选举方案 101
 5.6.1 准备阶段 ... 101
 5.6.2 “yes/no”型多候选人电子选举方案 ... 102
 5.6.3 “yes/no/abstain”型多候选人电子选举方案 ... 105
 5.6.4 “yes/no/abstain/writein”型多候选人电子选举方案 ... 106
 5.6.5 方案的另一种变形解决办法 ... 109
 5.6.6 方案创新性 ... 110
5.7 本章小结 111
第六章 基层电子选举数据持久化关键技术研究 ... 113
6.1 数据持久化概念 113
 6.1.1 数据持久化级别 ... 113
 6.1.2 数据持久化技术 ... 114
6.2 云计算与云存储技术 114
6.3 一个典型的分布式文件系统--HDFS 115
 6.3.1 HDFS 简要介绍 ... 115
 6.3.2 HDFS 体系架构 ... 116
 6.3.3 HDFS 副本存放策略 ... 117
 6.3.4 HDFS 文件读写策略 ... 118
 6.3.5 HDFS 存在的问题 ... 120
6.4 实际案例分析 120
 6.4.1 “低冗余度数据容灾新技术”项目简要介绍 ... 121
 6.4.2 新型的阵列纠删编码技术 ... 121
 6.4.3 低冗余度高性能数据灾备服务子网系统 ... 123
6.5 一种基于编码和动态副本策略的HDFS改进方案--Noah 125
 6.5.1 方案设计思想 ... 126
 6.5.2 基于编码的容灾技术 ... 127
 6.5.3 方案架构设计初步 ... 127
 6.5.4 数据存储策略 ... 128
 6.5.5 动态副本策略 ... 130
 6.5.6 数据恢复策略 ... 131
 6.5.7 数据读写操作 ... 131
 6.5.8 方案创新性 ... 132
6.6 基层选举数据的持久化研究 132
 6.6.1 基层电子选举数据的分类 ... 133
 6.6.2 基层选举数据持久化的必要性 ... 133
 6.6.3 基层电子选举数据的特征 ... 134
 6.6.4 基层电子选举数据云平台原型系统设计方案 ... 134
6.7 本章小结 137
第七章 一种典型的下一代电子选举平台设计方案 ... 139
7.1 平台设计初步 139
 7.1.1 设计原则和理念 ... 139
 7.1.2 设计思路 ... 139
 7.1.3 平台原型系统架构设计初步 ... 140
7.2 多媒体展示及信息反馈系统 ... 141
7.3 身份采集及验证系统 ... 142
7.4 电子选票设计系统 ... 144
7.5 复合式投/计票系统... 145
 7.5.1 复合式投票子系统 ... 145
 7.5.2 中心计票子系统 ... 148
 7.5.3 可信结果验证子系统 ... 152
7.6 数据安全容灾系统 ... 154
7.7 平台原型系统选举工作流程 ... 154
 7.7.1 机构组成及成员设置 ... 155
 7.7.2 平台原型系统设备布局图 ... 156
 7.7.3 平台原型系统选举工作执行流程 ... 157
7.8 平台可行性分析 ... 161
7.9 平台创新性 ... 162
第八章 总结与展望 ... 163
参考文献 ... 167
附件一. 集中式电子选举系统会议服务现场图 ... 175
附件二. 最小化设计模型--基层选举公推直选系统软硬件构成 ... . 176
附件三. 基层选举--直选系统使用证明 ... .. 177
攻读博士学位期间的研究成果和参与的科研项目 ... .. 179
简 历 ... .. 181
致 谢 ... .. 183

插图目录
插图目录
图 2.1 阶段一中相关公示文件及材料………………………………………………………..14
图 2.2 阶段二中相关公示文件及材料………………………………………………………..15
图 2.3 选举日现场图……………………………………………………………...…………...16
图 2.4 选举结果公示…………………………………………………………………………..17
图 2.5 基层社区地理信息化平台图 …………………………………….…………………...18
图 2.6 基层选举选票详细内容………………………………………………………………..19
图 3.1 对称加密系统执行流程………………………………………………………………..27
图 3.2 非对称密码体制加密执行流程………………………………………………………..28
图 3.3 非对称密码体制认证执行流程………………………………………………………..28
图 3.4 数字签名方案执行流程………………………………………………………………..30
图 3.5 PKI 体系运行图………………………………………………………………………...32
图 3.6 基于对称密钥的身份认证过程………………………………………………………..33
图 3.7 基于对称密钥和 Hash 函数的简单双向认证方案执行流程.……………………..….34
图 3.8 电子令牌“质询-响应”方式执行流程…………………………….……………………35
图 3.9 各种生物特征识别技术性能比较图…………………………………………...……...36
图 3.10 指纹识别系统处理流程图……………………………....…………...……………….37
图 3.11 指纹图像处理过程图…………………………………….…………….……………..38
图 3.12 复合卡内部结构组成图………………………………...…………………………… 39
图 3.13 复合人员感知系统项目设备图………………………………………………………40
图 3.14 智能身份验证系统项目设备图………………………………………………………41
图 3.15 智能选举卡内存结构设计图…………………………………………………………43
图 3.16 选民登记表结构设计图……………………………………………………………....43
图 4.1 选举系统通用执行流程………………………………………………………………..48
图 4.2 混合网络电子选举执行流程………………………………………………….……….51
图 4.3 同态加密电子选举执行流程………………………………………………….……….53
图 4.4 PGP 加/解密流程…………………………………………………….………...……….56
图 4.5 远程安全电子选举方案系统构成图…………………………………………………..58
图 4.6 远程安全电子选举方案执行流程图…………………………………………………..59
图 4.7 基于非密码学的电子选举技术分类图图……………………………………………..65
图 4.8 Australian Paper Ballot…………………………………………………………………66
图 4.9 机械杠杆式选票机外观和内部图………………………………………….....……….67
图 4.10 打孔卡及投票记录器…………………………………………………………………67
图 4.11 光学标记扫描机…………….. ………………………….……………………………68
图 4.12 DRE 投票机…………………………………………………………………………...69
图 4.13 双面选票图……………………………………………………………………………70
图 4.14 电子票箱功能模块层次分解图………………………………………………………71
图 4.15 后台中央处理系统功能模块层次分解图图……………...…………………….....…72
图 4.16 电子票箱对单张选票的处理过程图…………………………………………………73
图 4.17 CCS-VII 型电子选举系统系统网络拓扑图………………………………………….74
图 4.18 触摸式投票简易流程…………………………………………………………………75
图 4.19 AccuVote-TS 系列投票机…………………………………………………………….76
图 4.20 DRE 式投票机-选民投票流程…...………….……………………….………….....…77
图 4.21 DRE 式投票机-选民回执……………………………………………………………..78
图 4.22 DRE 式投票机-选民选择页面………………………………………………………..80
图 4.23 嵌入式 ARM 开发板………………………………………………………………….82
图 4.24 智能会议终端项目技术路线图………………………………………………………83
图 4.25 本地投票系统布局图…….….……………….………….……….………………...…86
图 4.26 本地投票系统流程图…………………………………………………………………87
图 4.27 “公推直选”电子投票系统演示流程…....….……………….………….………….…90
图 5.1 选票生命周期…………………………………………………………………………..93
图 5.2 多职务类别单面选票…………………………………………………………………..96
图 5.3 单张选票有效性计算公式……………………………………………………………..97
图 5.4 电子选票构成图………………………………………………………………………102
图 5.5 “yes/no”型电子选票二维构成图……………………………………………………..103
图 5.6 “yes/no”型选票矩阵构成图………………………………………….…………….....104
图 5.7 “yes/no”型选票份额矩阵图………………………………………………………......105
图 5.8 “yes/no/abstain”型电子选票二维构成图……………………………………….…....106
图 5.9 “yes/no/abstain/writein”型电子选票二维构成图………………………………….....107
图 5.10 “yes/no/abstain/writein”型选票份额矩阵图………………………………………...109
图 5.11 “yes/no/abstain/writein”型电子选票变形方案二维构成图……………………... .110
图 6.1 HDFS 体系架构图…………………………………….….…………………………...116
图 6.2 副本存放位置图………………………………………………………………………118
图 6.3 文件写入过程…………………………………………………………………………119
图 6.4 文件读取过程…………………………………………………………………………120
图 6.5 数据灾备服务子网系统图……………………………………………………………123
图 6.6 纠删码编码和译码过程………………………………………………………………127
图 6.7 Noah 架构图…………………………………………………………………………...128
图 6.8 Section 生成流程……………………………………………………………………...129
图 6.9 BlocksMap 数据结构………………………………………………………………….129
图 6.10 原型系统架构图……………………………………………………………………..135
图 6.11 原型系统设备部署图………………………………………………………………..136
图 7.1 典型设计模型构成图…………………………………………………………………140
图 7.2 多媒体展示及信息反馈系统工作流程图... ..142
图 7.3 身份采集模块工作流程图……………………………………………………………143
图 7.4 身份验证模块工作流程图……………………………………………………………144
图 7.5 电子选票生成模块工作流程图………………………………………………………145
图 7.6 本地选民投票模块工作流程…………………………………………………………147
图 7.7 异地选民投票模块工作流程图………………………………………………………148
图 7.8 本地计票模块工作流程图…………………………………………………………... 150
图 7.9 异地计票模块工作流程图……………………………………………………………151
图 7.10 中央计票模块工作流程图…………………………………………………………..152
图 7.11 本地结果验证模块工作流程图……………………………………………………..153
图 7.12 异地结果验证模块工作流程图……………………………………………………..154
图 7.13 平台原型系统典型布局图…………………………………………………………..157


表格目录
表 3.1 身份认证技术分类表…………………………………………………………………..32
表 4.1 异地选民信息表……………………………………………...………………………...61
表 4.2 异地计票信息表………………………………………………………...……………...62
表 4.3 异地密钥恢复表………………………………………………...……………………...62
表 4.4 异地选民结果验证表……………………. ……………………………………………63
表 4.5 本地投票结果表……………... ………………….. …………….. ……………………88
表 4.6 本地选民验证表……………... ……………….. …………….. ………………………88
表 4.7 最终投票结果表…………………………..………….. …………….. ………………..89
表 5.1 选票配对元组表……………...………..………….. …………….. ………………….100
表 5.2 选票信息元组表…….. …………………..………….. …………….. ……………….100


1.3.2    下一代电子选举系统的技术性难点及挑战
基层选举是一项高度政治敏感且严肃的活动,电子选举系统在实施中每一个环节的疏 漏和失误,都将对选举活动造成不可挽回的严重后果和社会影响。电子选举系统是一项极 其复杂的系统工程,不仅仅包括选民投票和选举计票这一简单流程,还涉及前期选举数据 的精确准备与核实,选前的多种渠道宣传和动员,选民的身份的快速核查与安全验证,适 合各类选民的复合式投票手段,准确无误的多方验证计算,事后数据的安全存储和容灾等。
适用于中国基层的下一代的电子选举系统在设计时既无社会主义国家的成功经验可以 遵循,又不能完全照搬西方资本主义国家的选举制度与技术。我们必须在社会主义基层民 主政治建设和实践中,依据中国国情和基层实际状况,不断地进行技术创新的研究与实践, 才能建立并完善具有中国特色的下一代电子选举系统。总结起来,我国下一代电子选举系 统的技术性难点及挑战如下:
(一)全民普及接受
诸如自动化的身份验证技术,电子化的投/计票手段,选举结果的智能化核查等,这些 新兴的技术对于我国大多数基层选民是陌生和不易了解的,在实施过程中会遇到选民的排 斥和误解,且基层组织在使用电子选举系统时存在技术疑问和多种外部因素的阻挠。如何 引导和确保电子化的选举技术在基层这一特殊领域的顺利实施和应用,达到全民普及使用 和广泛接受是目前遇到的最大技术性难题。
(二)性能安全可靠
选举体现的是人民民主的公正、公平,安全和可信度是电子选举理论和实践中碰到的
最为关键的两大问题。电子选举技术在实施中,必须能够保护选民及投票信息的隐私安全, 确保选举结果公正可靠,实现选举系统的稳定运行。为了达到系统的全民可接受,首先必 须实现技术性能的安全可靠。经过中国科学院成都计算机应用研究所科研人员三十多年的 努力和实践,开创和完善了计算机会议系统这一新的应用领域,在集中式会议领域具有绝 对的技术实力和广泛的社会接受度。如何将现有技术吸收和转化利用,并顺利的在基层选 举中普及使用,是当前遇到的另一大挑战。
(三)简单易操作
出于地域环境、交通运输、选举成本等因素考虑,基层选举系统在技术设计上要实现 实施部署方便、管理操作简单、成本适中的特点,使得选举官方在组织选举活动时更加便 利,选民在参加投票活动时更加便捷,结果统计时更加公正快速,投入和使用成本适中, 这也是必须面临的难题和挑战。

1.3.3    下一代电子选举系统的解决思路
基层选举的顺利进行需要各方积极配合,选民踊跃参与才能实现最大程度的全民民主。 基层选举的改革和发展是一个长期的过程,中间不止涉及技术所能控制的因素,也包括现 有法律体制的调整,农村经济文化的进步,选民民主化意识的提高等等。
在我国理论和政治体制改革稳步推进之时,本文将从技术方面对基层选举做出一些有 益的研究和改进,利用物联网、云计算、移动互联网等新一代信息技术对基层选举活动做 技术性先行探讨和尝试,以期团队在未来的基层数字民主领域掌握先机,获取更大的主动 权和优势地位。凭借团队成员三十年来在集中式大会选举领域的技术积累和实践经验,针 对基层选举现状,本文将全面透析基层选举技术的现实状况,对现有技术基础和经验成果 转化和吸收利用,对基层电子选举活动进行深入研究和探索,在基层选民身份认证、电子 化的投票/计票方式、选举结果的全民公开验证、基层选举数据的持久化保存等方面做全方 位的分析,并提出一系列行之有效的解决办法。

1.4    课题的研究动机和意义
基层选举作为广大基层政权建设的基础工作,其选举制度和技术的改革和深入发展是 一个长期、渐进的过程。随着基层信息化建设和电子政务工作的逐步开展,基层选举活动 中采用电子化的技术是大势所趋,电子选举的投入使用是对基层民主实践活动的有益补充
和领域创新。电子选举技术在基层的推广和使用具有划时代的意义,将会对我国基层民主
建设和我国政治体制的增量式改革带来深远的影响。纵观我国选举历程,计算机电子选举 系统不但深深融入了我国改革开放以来重大的政治进程,也将在未来逐渐在基层选举活动 普遍和流行!
作者读研五年来,有幸参与了数个重大科研项目研发工作,作为项目负责人参与了众 多实际工程项目的实施和部署,以理论研究支撑实际项目需要,以需求带动理论研究工作, 取得了一些可喜的进展和突破。
本文的研究背景涉及到敏感内容,在严格遵循我国现有法律体制和相关法律法规约束 的前提下,作者从技术和解决方案方面对基层选举做出一些有益的改进和尝试。本文的提 出,也是国内学者首次对基层选举活动关键技术性问题进行深入研讨。本文将全面分析基 层选举技术的实际状况,对现有技术资源和经验成果合理转化和融合利用,对基层电子选 举活动进行深入研究和探索,并提出一系列现实可行的解决办法。

1.5    论文的研究内容和创新性
总结起来,本文的内容和贡献如下:
1、依据作者实际参与的一个典型的基层选举活动案例,深入探讨了我国现有基层选举 活动中目前存在的技术性问题,并从共性和特性技术角度对我国现有的电子选举技术逐一 剖解,形成了一个比较完善合理的技术解决思路和流程。
2、从选举活动的执行流程角度出发,对于基层选民目前身份认证现状,结合作者负责 的实际项目和原有的科研成果,将智能选举卡和指纹识别技术引入进基层选举活动中,设 计了一种基于生物指纹特征的双因素身份认证方案,该方案的提出方便了选民的投票活 动,减轻了选务机构验证工作的负担,也杜绝了协同舞弊的可能。
3、对于选举活动关键流程中的电子投/计票技术的现状和分类进行了深入介绍和探讨, 在原有基于安全 Email 电子选举系统的工作基础上,创新性的引入了门限秘密分享技术, 提出了一种适用于基层异地选民的电子选举系统方案,该方案简化了原有选举系统的操作 流程,方便了异地选民的实际投票活动,同时分散了各管理机构的权利,基本上杜绝了恶 意第三方伪造或者管理机构间协同作弊的可能,使得整个系统具备更强的安全性和可靠 性。
4、针对我国大多数基层本地选民选举需要和基层选举现状,利用团队三十余年来在集 中式大会选举领域的技术积累,将直接记录式选举技术和图像标记识别式选举技术的优点 融合并加以改进,提出了一种适用于我国广大基层本地选民的电子选举系统方案。方案具
有较强的创新性和实用推广性,除了具备计票速度准确快速,选民操作简单等特点外,同 时使用多种结果验证和结果快速复核方式,使得整个选举活动更加公正、公平、公开的进 行。
5、电子选票是电子选举的核心基础,凭借团队在我国电子选举系统领域的权威性和公 正性,本文创新性的从选票生存周期角度出发,从另一维度描述了我国现有选举体系对于 电子选票的定义和设计,分析了现有电子选票在实际使用中亟需解决的几个关键问题,并 给出了相应解决办法。针对纸质选票在电子选举中的实际情况,提出了一种纸质选票快速 配对和关联防伪方案,该方案不但解决了多候选人选举时多张选票快速关联的问题,并将 选票防伪技术引入其中,同时也从一定程度上保障了选民的投票隐私;针对未来大规模使 用基于电子选票的选举活动需要,提出了一类基于门限秘密分享的电子选票构造及选举方 案,方案并未使用繁杂的加解密技术,实现了选票信息的安全可靠传送。
6、基层选举数据的持久化是我国未来进行大规模基层民主实践活动的必备基础。依据 团队之前的技术积累,通过对现有分布式文件系统 HDFS 的流程改进,提出了一种基于团 队自主编码技术和动态副本策略的 HDFS 改进方案,方案具备良好的容灾特征,同时极大 的节省了存储成本。并将其引入基层电子选举海量数据的持久化管理中,给出了一个云平 台原型系统的构建方案。
7、本文将上述在选举各阶段使用的技术整合利用,在作者主持研发并已成功投入商业 化应用的直选系统平台基础上,对原有集中式大会选举系列设备进行改造升级和流程优 化,提出了一种典型的下一代电子选举平台设计方案,该平台的提出为我国即将开展的大 规模基层选举活动提供了有益的参考和借鉴价值,也为团队在未来展开大规模基层选举实 践活动和商业化推广提供了一条崭新的思路。

1.6    论文组织结构
本文共分为八章,后面的章节内容安排如下:
第二章从一个实际的基层选举案例出发,分析在现有选举流程和技术手段下,基层选 举活动的困难和不足,探讨了我国现有电子选举系统的共性技术问题和基层选举目前存在 的特性技术问题,为本文的后续关键技术研究奠定了扎实的基础。
第三章从我国基层选举活动中选民身份认证现状入手分析,结合作者主持的两个实际 项目,将智能选举卡引入基层选民的身份认证中,提出了一种基于生物指纹特征的双因素 身份认证方案。
第四章从电子选举系统基层开始介绍,提出了适合我国国情的电子选举系统安全性所 必须具备的八个特征,在分析了现有基于非密码学电子选举和密码学电子选举技术后,分 别针对性的设计了两种典型的适用于我国广大基层的选举系统方案。两种方案分别适用于 本地选民和异地选民的投票活动,能够覆盖我国基层大多数选民的选举需要,具备较强的 安全性和实用性。
第五章首先介绍选票的生命周期及分类,然后对中国特色的选票规则定义做简要介绍, 从电子选票角度对电子选举中遇到的实际问题做深入分析,并针对这些问题分别给出了相 应的解决方案。
第六章从基层电子选举数据持久化可行性研究开始,分析了现有主流的数据文件存储 技术--HDFS,利用团队  863  项目对于低冗余度容灾新技术为基础,提出了一种改进的低 成本数据容灾技术方案,并给出了基层选举基础数据库建立的原型系统设计方案。
第七章通过前文几章对基层电子选举领域关键技术逐阶段分解分析,在团队已成功投 入商业化应用的直选系统平台基础上,提出了一种适用于基层的电子选举平台设计方案。 该平台设计方案解决了目前我国电子选举中遇到的诸多技术性难题,基本上满足了我国基 层绝大多数选民及选举机构的选举活动需要,使得整个选举活动能够更加公正、公平、公 开的进行。
第八章对全文进行了总结,概括了全文的主要工作和特点,分析了目前所取得的研究 成果的不足,并对下一代的电子选举系统理论和应用研究下一步的发展方向和趋势做出相 应预测。

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