一种电子投票计数方法及装置与流程

本发明涉及电子投票领域，具体提供一种电子投票计数方法及装置。

背景技术：

1、近年来，随着互联网技术、移动终端技术以及在线身份认证技术的发展，电子投票系统逐步应用于企业治理、公共事务表决、学术评选、活动评审及网络互动等场景。相较于传统纸质投票方式，电子投票具有参与便捷、计票效率高、统计速度快和覆盖范围广等优点，因此在实际业务中得到越来越广泛的应用。

2、现有电子投票系统通常采用账号登录、短信验证码、图形验证码、设备识别、访问频率限制等方式对投票行为进行控制，并依赖中心化数据库完成投票数据的存储、汇总和计数处理。在一般业务场景下，上述技术方案能够满足基础投票需求，但在复杂网络环境、高并发访问场景以及存在恶意刷票风险的场景中，仍存在较为明显的技术不足。

3、一方面，现有电子投票系统对于异常投票行为的识别能力有限。现有方案大多依赖预设阈值、黑名单、访问频次限制或验证码校验等静态规则，难以有效识别分布式代理投票、低频刷票、自动化脚本投票、模拟人工操作投票等新型异常行为。尤其是在攻击者采用动态ip、代理节点切换、自动化浏览器或多终端协同操作的情况下，传统基于单一规则的检测方法容易出现识别精度不足、误判率较高或绕过风险较大的问题。

4、另一方面，现有电子投票系统在计票可信性和结果可追溯性方面仍存在不足。多数系统采用中心化数据库记录投票请求、投票结果及计票日志，一旦数据库管理权限控制不严、日志机制不完善或者缺少有效的校验链路，就可能导致历史投票记录、计票过程或统计结果缺乏足够的防篡改能力，进而影响投票结果的公信力。在发生争议时，现有系统往往难以提供完整、连续且可验证的证据链来支撑结果复核和审计。

5、此外，现有电子投票系统中，身份认证信息与投票行为数据通常存在较强关联关系。部分方案为了实现一人一票或重复投票校验，直接保存用户身份信息、终端信息以及投票记录之间的映射关系，容易带来身份信息泄露、投票行为关联分析以及隐私保护不足等问题。特别是在对匿名性、合规性和数据最小化处理要求较高的应用场景中，现有技术难以同时兼顾投票真实性校验与用户隐私保护。

6、因此，现有技术仍缺乏一种既能够对投票过程中的异常行为进行动态识别，又能够对计票过程和结果进行可信存证，并兼顾身份信息保护与审计追溯需求的电子投票计数方法。

技术实现思路

1、本发明是针对上述现有技术的不足，提供一种实用性强的电子投票计数方法。

2、本发明进一步的技术任务是提供一种设计合理，安全适用的电子投票计数装置。

3、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

4、一种电子投票计数方法，在接收到投票请求后，先提取与所述投票请求相关的用户行为特征、终端环境特征、网络上下文特征及时间序列特征；

5、对所述投票请求中的用户标识信息进行匿名化处理，生成匿名用户标识；基于所述匿名用户标识、终端设备特征指纹及时间窗口信息，对投票请求执行重复提交检测和重放检测；对通过检测的投票请求，基于预设的行为识别模型或规则引擎对所述用户行为特征、终端环境特征、网络上下文特征及时间序列特征进行分析，得到投票行为对应的异常风险结果；根据所述异常风险结果，对投票请求执行票据状态标记、计票权重计算、分类计票处理或异常复核处理；并将投票请求摘要、行为识别结果摘要、计票过程摘要及计票结果摘要写入可信存证结构中，以形成可追溯、可校验的计票证据链；

6、最终输出电子投票计数结果及对应的审计校验信息。

7、进一步的，具体方法如下：

8、s1、多维上下文投票请求获取；

9、s2、基于单向散列的匿名标识生成与隐私脱敏；

10、s3、基于布隆过滤器的高并发防重放去重；

11、s4、基于行为特征提取的异常检测；

12、s5、基于非线性映射的动态平滑加权处理；

13、s6、基于哈希分片的分布式聚合计票；

14、s7、基于密码学摘要的链式可信存证；

15、s8、数据完整性校验和可验证结果输出。

16、进一步的，在步骤s1中，系统在接入网关层对投票终端发送的网络请求进行解析，提取业务字段和上下文字段，并对所提取的数据进行标准化处理，形成原始投票请求数据结构；

17、所述包括：

18、：用户标识信息；

19、：终端设备特征指纹信息；

20、：网络环境信息；

21、：请求时间信息；

22、：投票对象标识信息。

23、进一步的，在步骤s2中，定义第个投票请求对应的原始用户标识为，当前投票活动对应的活动标识为，系统密钥参数为，盐值版本参数为，则通过如下方式生成投票活动级盐值：

24、；

25、其中，表示基于密钥的消息认证码算法，表示字段拼接运算；用于标识当前投票活动，用于标识盐值版本或预设校验周期；所述投票活动级盐值在同一投票活动或同一预设校验周期内保持一致；

26、基于所述原始用户标识和动态盐值，生成匿名用户标识：

27、；

28、其中，表示单向散列函数，表示匿名用户标识；

29、所述匿名用户标识存储于身份校验数据表中，投票内容及计票数据存储于独立的数据表、独立数据库或逻辑隔离的存储区域中。

30、进一步的，在步骤s3中，定义第个投票请求对应的匿名用户标识为，终端设备特征指纹为，时间窗口标识为，则本次请求的唯一校验标识表示为：

31、；

32、其中，表示唯一标识生成函数；

33、在内存层预先构建布隆过滤器，用于对所述唯一校验标识进行低延迟重复检测；

34、定义布隆过滤器的位数组长度为，哈希函数个数为，则对于任一请求唯一校验标识，分别计算个哈希映射位置：

35、；

36、其中，表示预设的多个哈希函数；

37、当第 个投票请求进入去重校验环节时，判断所述个哈希映射位置对应的位值是否均已被置位，若对应位值均为预设命中状态，则判定当前请求在所述时间窗口内属于疑似重复请求或疑似重放请求，并将该请求转入精确校验、二次校验或异常复核流程；在精确校验确认该请求属于重复提交或重放请求后，对其执行拦截、丢弃、标记或异常处理；

38、若所述 k 个哈希映射位置中存在至少一个位值未被置位，则将相应位置置位，并允许该请求进入后续行为识别处理环节。

39、进一步的，在步骤s4中，定义第个投票请求提取形成的行为特征向量为，则有：

40、；

41、其中，表示对应的各维度行为特征量，表示特征维度数；

42、将所述行为特征向量输入预先训练好的异常检测模型，以输出对应的异常评分值；

43、所述异常检测模型为多层前馈神经网络，设第层的权重矩阵为，偏置向量为，激活函数为，则第层的隐状态可表示为：

44、；

45、；

46、；

47、其中，表示第0层隐状态，表示第层隐状态；表示模型层数；与分别表示输出层权重参数和偏置参数；σ(·) 表示压缩函数；表示第个投票请求的异常评分值，越高，表示该请求表现出异常行为模式的可能性越大，越低，请求更接近正常投票行为模式。

48、进一步的，在步骤s5中，基于步骤s4输出的异常概率评分值，通过计算映射得出当前投票请求的最终“计票权重”,当评分值处于正常区间时，权重趋近于1；当评分值表现出可疑或拟人脚本特征时，权重依据衰减函数呈指数级平滑滑落至极低值趋近于0；

49、将异常检测模型输出的异常评分值映射为可执行的计票权重，采用平滑容错机制，引入 logistic 衰减公式：

50、；

51、其中，表示第个投票请求的计票权重；表示步骤 s4 输出的异常评分值；表示中心阈值，用于确定权重衰减的拐点；表示惩罚斜率，用于控制权重随异常评分升高而下降的速度。

52、进一步的，在步骤s6中，采用分布式缓存节点或分布式内存数据库集群进行并发聚合，定义投票对象标识为，路由函数为，则投票请求对应的目标分片节点可表示为：

53、；

54、其中，表示分片路由函数；

55、对于路由至目标节点的第个投票请求，按照其对应的计票参数对目标投票对象的累计票值执行原子累加，若投票对象当前累计票值为，则更新结果可表示为：

56、；

57、通过上述将分布式节点中的聚合结果异步写入持久化存储介质；

58、在步骤s7中，建链式存证结构，定义第条处理后记录的数据摘要为，上一条记录的链式摘要为，当前记录的时间参数为，则当前记录对应的链式摘要可表示为：

59、；

60、其中，表示摘要生成函数。

61、进一步的，在步骤s8中，对存证链路中的多个底层摘要进行树形汇总，构建树形校验结构，并生成对应的根校验值，设底层摘要节点为，则通过递归组合散列的方式生成根校验值：

62、；

63、其中，表示树形校验根生成函数；

64、在输出最终计票结果的同时，还输出所述根校验值或链式摘要标识，第三方审计机构依据公开的校验规则，对相应摘要数据进行重新计算并与所述根校验值进行比对，以验证计票结果的一致性和完整性。

65、一种电子投票计数装置，包括：至少一个存储器和至少一个处理器；

66、所述至少一个存储器，用于存储机器可读程序；

67、所述至少一个处理器，用于调用所述机器可读程序，执行一种电子投票计数方法。

68、本发明的一种电子投票计数方法及装置和现有技术相比，具有以下突出的有益效果：

69、本发明通过提取投票请求在时间维度、空间维度、终端环境维度以及交互行为维度的多维特征，并结合异常检测模型进行综合分析，从而能够识别传统基于频率限制或简单规则难以发现的异常投票行为。

70、将异常评分值映射为连续变化的计票参数，并基于该参数对投票请求执行动态处理，避免了传统系统中基于固定阈值直接拦截所带来的“正常请求被错误剔除”的问题，使系统能够对边界型异常请求进行平滑处理，从而提高计票处理的容错性和稳定性。

71、引入计票参数机制，使投票请求可根据风险程度执行差异化处理，从而能够根据不同应用场景灵活配置计票策略，提升系统在复杂业务环境下的适应能力。

72、基于哈希分片的分布式聚合计票架构，将投票请求分发至多个计票节点并行处理，避免了集中式数据库写入瓶颈，从而显著降低单点压力，提高系统在海量并发投票场景下的吞吐能力、响应速度和可扩展性。