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Laboratório: Urna Eletrônica baseada em Blockchain

Você já pensou em ver um problema comum sendo resolvido com uma solução de tecnologia? O laboratório permite a análise de um problema do ponto de vista técnico a ser analisado e solucionado por um time de especialistas. Esta é a primeira edição do laboratório sobre urna eletrônica baseada em Blockchain do ponto de vista da Inova e-Business.


1. Introdução

A democratização do acesso à tecnologia e o surgimento de novas plataformas descentralizadas são os motores do desenvolvimento de soluções inovadoras para velhos problemas. O processo eleitoral é um dos muitos aspectos de nossa vida que pode ser otimizado através da adoção de novas tecnologias. Em particular, a tecnologia blockchain - originalmente concebida como a base para a criptomoeda Bitcoin - possui atributos que a tornam uma excelente escolha para o aprimoramento da integridade, segurança e eficiência dos processos eleitorais. Este artigo delineia uma arquitetura de sistema de votação eleitoral baseada em blockchain.


2. Arquitetura do Sistema

A. Blockchain Público

Nossa proposta se apoia no uso de um blockchain público - Ethereum, em particular. Um blockchain público é uma rede descentralizada que permite a qualquer pessoa participar e validar transações. No nosso caso, cada voto registrado será uma transação neste blockchain, com a identidade do eleitor e a escolha do voto protegidas através de criptografia avançada de chave pública. Com essa abordagem, cada voto pode ser rastreado de volta ao eleitor que o emitiu, sem revelar a identidade do eleitor, aprimorando a segurança e a integridade do processo.


B. Smart Contracts

O núcleo do nosso sistema será a implementação de Smart Contracts - scripts auto-executáveis com o código do contrato de acordo diretamente escrito na blockchain. Esses contratos automatizam a execução de lógicas de negócios predefinidas, em nosso caso, o processo eleitoral - desde o registro do eleitor até a contagem dos votos. Uma característica crucial dos smart contracts é a sua imutabilidade; uma vez publicado na blockchain, o código não pode ser alterado. Essa característica protege o sistema de adulterações, garantindo a integridade do processo eleitoral.


C. Sistema de Identificação Digital

A autenticação dos eleitores será uma parte crucial do sistema. A nossa solução será baseada na criação de uma identidade digital para cada eleitor, que será vinculada à sua chave pública. Essa identidade digital será autenticada no momento do registro do eleitor no sistema, através de uma combinação de fatores, como biometria, autenticação de dois fatores, etc. Essa abordagem garantirá a vinculação de cada voto a um eleitor verificado, evitando assim, a possibilidade de voto duplicado.


D. Interface do Usuário

A interface do usuário será desenvolvida usando tecnologias modernas de front-end, como React ou Vue.js, que oferecem desempenho superior, modularidade e facilidade de uso. A interface fornecerá um meio intuitivo para os eleitores emitirem seus votos e se comunicará com o blockchain através de uma API segura.


3. Fluxo do Sistema


A. Registro de Eleitor

O primeiro passo para qualquer eleitor é se registrar no sistema. Isso é feito fornecendo as informações necessárias para a criação de uma identidade digital. Após a validação dessas informações, a identidade digital é registrada na blockchain juntamente com a chave pública correspondente. Cada eleitor registrado recebe uma chave privada única, que será necessária para emitir um voto.


B. Votação

No dia da eleição, o eleitor autentica-se no sistema usando sua chave privada e é apresentado com a cédula de votação. Após o voto ser registrado, ele é criptograficamente assinado usando a chave privada do eleitor e enviado à blockchain como uma transação. Isso garante que cada eleitor possa votar apenas uma vez e que seu voto seja secreto e inalterável uma vez emitido.


C. Contagem de Votos

No encerramento da votação, o smart contract correspondente executa a contagem de votos. Cada voto é verificado e contado, e os resultados são gravados na blockchain. Os resultados são imutáveis e transparentes, significando que qualquer pessoa pode verificar a contagem de votos por si mesma, simplesmente consultando a blockchain.


4. Detalhamento da Implementação

A implementação deste sistema exigirá conhecimento de várias tecnologias. A linguagem de programação Solidity será usada para escrever os smart contracts na Ethereum. Solidity é uma linguagem de programação orientada a contratos para a implementação de smart contracts. Foi criada e desenvolvida pelo time do Ethereum, e é a principal linguagem para o desenvolvimento de aplicativos na Ethereum.


Os smart contracts implementarão a lógica do processo eleitoral e interagirão com o frontend através do uso de uma API. A API será construída usando Node.js, que é uma plataforma construída no motor JavaScript do Chrome para construir facilmente aplicações de rede rápidas e escaláveis. Node.js usa um modelo de E/S dirigido por eventos não bloqueantes, o que o torna leve e eficiente, perfeito para aplicações de dados intensivos em tempo real que funcionam em dispositivos distribuídos.


Para a construção do frontend, a biblioteca React.js será usada para construir a interface do usuário. React.js é uma biblioteca JavaScript para construir interfaces de usuário. É mantida pelo Facebook, Instagram e uma comunidade de desenvolvedores individuais e corporações.


Além disso, o Web3.js será usado para integrar o frontend com a blockchain Ethereum. Web3.js é uma coleção de bibliotecas que permitem que você interaja com um nó Ethereum local ou remoto, usando uma conexão HTTP, IPC ou WebSocket.


5. Segurança e Privacidade

A arquitetura proposta oferece segurança em várias camadas. As transações na blockchain são protegidas por criptografia de chave pública, garantindo que apenas o proprietário da chave privada possa emitir um voto. Além disso, uma vez que um voto é registrado na blockchain, ele se torna imutável - não pode ser alterado ou excluído. Adicionalmente, devido à natureza descentralizada do blockchain, o sistema é altamente resistente a ataques DDoS.


Quanto à privacidade, a identidade dos eleitores é protegida por suas chaves privadas. Embora cada voto possa ser rastreado de volta à chave pública correspondente, a identidade real do eleitor permanece oculta. Além disso, com a utilização de técnicas de criptografia de conhecimento zero, é possível verificar a legitimidade do voto sem revelar a escolha do eleitor.


6. Conclusão

Este projeto propõe uma solução blockchain para urnas eletrônicas que visa melhorar a segurança, a transparência e a eficiência do processo eleitoral. Através da implementação de blockchain, smart contracts, identificação digital e uma interface de usuário intuitiva, podemos avançar significativamente na maneira como as eleições são conduzidas, proporcionando maior confiança e participação na democracia.


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