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Laboratory: Sistema de Votación Electrónica basado en Blockchain

¿Alguna vez has pensado en ver un problema común resuelto con una solución tecnológica? El laboratorio permite el análisis de un problema desde un punto de vista técnico para ser analizado y resuelto por un equipo de especialistas. Esta es la primera edición del laboratorio sobre máquinas de votación electrónica basadas en Blockchain desde el punto de vista de Inova e-Business.


Laboratory: Sistema de Votación Electrónica basado en Blockchain


1. Introducción


La democratización del acceso a la tecnología y la aparición de nuevas plataformas descentralizadas están impulsando el desarrollo de soluciones innovadoras para problemas ancestrales. Un aspecto de nuestra vida que se beneficiará de estos avances es el proceso electoral. En particular, la tecnología blockchain - concebida originalmente como la base para la criptomoneda Bitcoin - posee atributos que la hacen una elección excelente para mejorar la integridad, la seguridad y la eficiencia de los procesos electorales. Este artículo describe una arquitectura de sistema de votación electoral basada en blockchain.


2. Arquitectura del Sistema


A. Blockchain Público

Nuestra propuesta se basa en el uso de una blockchain pública, específicamente Ethereum. Una blockchain pública es una red descentralizada que permite a cualquier persona participar y validar transacciones. En nuestro caso, cada voto emitido será una transacción en esta blockchain, con la identidad del votante y la elección del voto protegidas mediante criptografía avanzada de clave pública. Con este enfoque, cada voto se puede rastrear hasta el votante que lo emitió, sin revelar la identidad del votante, mejorando la seguridad e integridad del proceso.


B. Smart Contracts

La columna vertebral de nuestro sistema será la implementación de Smart Contracts - scripts auto-ejecutables con el código del contrato directamente escrito en la blockchain. Estos contratos automatizan la ejecución de lógicas de negocio predefinidas, en nuestro caso, el proceso electoral - desde el registro del votante hasta el recuento de votos. Una característica crucial de los smart contracts es su inmutabilidad; una vez publicado en la blockchain, el código no puede ser alterado. Esta característica protege el sistema contra la manipulación, asegurando la integridad del proceso electoral.


C. Sistema de Identidad Digital

La autenticación de los votantes será una parte crucial del sistema. Nuestra solución se basará en la creación de una identidad digital para cada votante, que estará vinculada a su clave pública. Esta identidad digital se autentica en el momento del registro del votante en el sistema, a través de una combinación de factores como la biometría, la autenticación de dos factores, etc. Este enfoque garantizará la vinculación de cada voto a un votante verificado, evitando así la posibilidad de doble votación.


D. Interfaz de Usuario

La interfaz de usuario se desarrollará utilizando tecnologías modernas de front-end como React o Vue.js, que ofrecen un rendimiento superior, modularidad y facilidad de uso. La interfaz proporcionará un medio intuitivo para que los votantes emitan sus votos y se comunicará con la blockchain a través de una API segura.


3. Flujo del Sistema


A. Registro de Votantes

El primer paso para cualquier votante es registrarse en el sistema. Esto se hace proporcionando la información necesaria para la creación de una identidad digital. Tras la validación de esta información, la identidad digital se registra en la blockchain junto con la clave pública correspondiente. Cada votante registrado recibe una clave privada única, que será necesaria para emitir un voto.


B. Votación

El día de las elecciones, el votante se autentica en el sistema utilizando su clave privada y se le presenta la papeleta de votación. Después de emitir el voto, este se firma criptográficamente utilizando la clave privada del votante y se envía a la blockchain como una transacción. Esto garantiza que cada votante solo puede votar una vez y que su voto es secreto e inalterable una vez emitido.


C. Recuento de Votos

Al cierre de la votación, el smart contract correspondiente realiza el recuento de votos. Cada voto es verificado y contado, y los resultados se registran en la blockchain. Los resultados son inmutables y transparentes, lo que significa que cualquier persona puede verificar el recuento de votos por sí misma simplemente consultando la blockchain.


4. Detalles de Implementación

La implementación de este sistema requerirá experiencia en varias tecnologías. Se utilizará el lenguaje de programación Solidity para escribir los smart contracts en Ethereum. Solidity es un lenguaje de programación orientado a contratos para la implementación de smart contracts. Fue creado y desarrollado por el equipo de Ethereum, y es el lenguaje principal para el desarrollo de aplicaciones en Ethereum.


Los smart contracts implementarán la lógica del proceso electoral e interactuarán con el frontend a través del uso de una API. La API se construirá utilizando Node.js, que es una plataforma construida en el motor JavaScript de Chrome para construir fácilmente aplicaciones de red rápidas y escalables. Node.js utiliza un modelo de E/S dirigido por eventos no bloqueantes, lo que lo hace ligero y eficiente, perfecto para aplicaciones de datos intensivos en tiempo real que funcionan en dispositivos distribuidos.


Para la construcción del frontend, se utilizará la biblioteca React.js para construir la interfaz de usuario. React.js es una biblioteca JavaScript para construir interfaces de usuario. Está mantenida por Facebook, Instagram y una comunidad de desarrolladores individuales y empresas.


Además, se utilizará Web3.js para integrar el frontend con la blockchain Ethereum. Web3.js es una colección de bibliotecas que te permiten interactuar con un nodo Ethereum local o remoto, utilizando una conexión HTTP, IPC o WebSocket.


5. Seguridad y Privacidad

La arquitectura propuesta ofrece seguridad en múltiples capas. Las transacciones en la blockchain están protegidas por criptografía de clave pública, asegurando que solo el propietario de la clave privada pueda emitir un voto. Además, una vez que un voto se registra en la blockchain, se vuelve inmutable: no puede ser alterado ni eliminado. Además, debido a la naturaleza descentralizada de la blockchain, el sistema es altamente resistente a los ataques DDoS.


En términos de privacidad, las identidades de los votantes están protegidas por sus claves privadas. Aunque cada voto puede ser rastreado hasta la clave pública correspondiente, la identidad real del votante permanece oculta. Además, al emplear técnicas de criptografía de conocimiento cero, es posible verificar la legitimidad del voto sin revelar la elección del votante.


6. Conclusión

Este proyecto propone una solución blockchain para las máquinas de votación electrónica que tiene como objetivo mejorar la seguridad, la transparencia y la eficiencia del proceso electoral. A través de la implementación de blockchain, smart contracts, identidad digital y una interfaz de usuario intuitiva, podemos avanzar significativamente en la forma en que se realizan las elecciones, generando una mayor confianza y participación en la democracia.

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