在现代信息化社会中,电子投票逐渐取代了传统的纸质投票方式,受到了越来越多的研究者的关注。然而,电子投票系统面临着选票隐私泄露、选票填充攻击、投票活动被恶意投票者中止等诸多安全挑战,严重制约了其广泛应用。与此同时,区块链作为基于点对点网络的分布式账本,具有去中心化、去信任、不可篡改的特点,这些特点与电子投票系统中的公告栏的安全要求不谋而合。因此,将区块链技术与现代密码学技术,如零知识证明、承诺、签名等结合应用,设计具有隐私性和可验证性的安全电子投票系统具有十分重要的现实意义。本文的主要贡献如下:1.对Zaghloul等人于2021年设计的匿名分布式区块链电子投票系统D-BAME进行了安全性分析。分析结果表明,类似于D-BAME这种由登记员生成初始选票,协调员协助匿名分发初始选票的电子投票系统,存在诸如登记员冒用选票、协调员窃取选票隐私、恶意投票者骗取大量初始选票、不能抵抗恶意密文攻击以及选票填充攻击等安全隐患。针对D-BAME存在的诸多安全隐患,提出一个改进的安全电子投票系统:对D-BAME系统模型进行优化,解决了协调员窃取选票隐私的问题;以生成选票之后再对选票签名的方式,取代D-BAME系统签名后再生成选票的操作,解决了冒用选票、骗取选票以及选票填充攻击问题;基于零知识证明技术验证密文选票,确保非法选票不会被接收,从而抵抗恶意密文攻击;根据El Gamal密码算法的同态特性去统计选票,不再解密单张选票,从而最大限度的保护了投票者的选票隐私。此外,通过安全性分析证明了改进的系统既实现了对投票者的隐私保护,又提供了对选票是否有效合法的可验证性。最后对该改进投票系统进行了效率分析和实验测试,进一步说明系统是安全可行的。2.基于区块链和Borda计数的自计票系统沿用了OV-NET协议的两轮投票框架,存在恶意投票者弃权导致投票活动中止的安全问题。为解决投票中止问题,设计了一个具有承诺和恢复计票功能的基于区块链和Borda计数的安全自计票系统。首先设计了系统模型和安全目标,然后具体描述了系统的各阶段,包括初始化,承诺,投票,自计票,恢复计票五个阶段。投票者在投票之前先对选票内容承诺,如果投票者在投票阶段弃权,则进入恢复计票阶段,恢复该投票者的选票内容,确保投票活动不会被中止,提高了系统的安全性。此外,通过分析证明投票系统满足所提出的安全目标要求,即满足最大选票隐私,自计票,可验证性,无争议性和健壮性。最后对该安全自计票系统进行了效率分析和实验测试,证明其具有可行性。