DAP:隨機數在區塊鏈中的應用

近日，OG無涯社區聯合創始人紅軍大叔受邀在PlatON中文Telegram群參加快閃活動，向社區成員分享了關于隨機數的小知識，我們將其分享內容奉上以餮讀者。

什么是隨機數？

在參與抽獎或抽樣的過程中，我們經常聽到“隨機數”這個詞。隨機數在密碼學中有著非常基礎且重要的地位，常用于密鑰和安全參數生成。而在日常生活中，隨機數也是保障公平性的重要手段，廣泛應用于抽樣、抽簽、抽獎等場景當中。隨機數在區塊鏈中也應用廣泛，除了密鑰生成等傳統安全場景，在共識機制、零知識證明等熱門場景中也發揮著重要的作用，保護著區塊鏈的安全。

動態 | 慢霧區再發預警，請 DApp 開發者自查隨機數:知名 DApp EOSDice 再次由于隨機數問題被黑，攻擊者是之前攻擊 EOSDice 及 FFGame DApp 的黑客，攻擊手法也是由于使用了可控的隨機數種子，在之前（11-8號）慢霧已經預警過攻擊手法，請各位 DApp 開發者仔細核對自己的隨機數種子和算法是否可被預測，勿存在任何僥幸。[2018/11/10]

首先我們來說隨機數是什么。隨機數并不是一個具體的數，而是在通過隨機數生成器產生的一個或一組數的序列。這個序列所能出現的元素來自確定的集合，每次選出的元素不可預期，但元素出現的概率恒定的。譬如說扔一枚六面均勻的骰子，結果不可預期，但每個面的概率都是相等的，每次擲出的結果就可以作為一個隨機數生成的方法。

金色財經現場報道 TASchain創始人吳軼群：比特幣的精髓是隨機數據力:金色財經現場報道，在2018區塊鏈產品技術峰會上，TASchain創始人吳軼群表示，比特幣的精髓是什么？就是一個隨機數據力。比特幣如果只考慮安全放棄去中心化，只會是幾個分散的云計算聯合體。而只有把去中心化放在最重要的位置，才是真正的創新。[2018/4/28]

真隨機數一般來自物理世界的隨機行為，需要進行噪聲搜集，而在計算機科學中，一般使用確定性的算法來模擬隨機數的生成，也稱偽隨機數。對偽隨機數的檢測非常重要，全面、完備的檢測可以避免算法缺陷或人為后門造成的風險。目前常用的隨機數檢測標準有NISTSP800-20和GB/T32915-2016等。

BM解答EOS區塊鏈中隨機數的問題:據金色財經合作媒體IMEOS報道：今天，BM在EOS開發者群回答了EOS區塊鏈的安全性問題，因為有人對基于生成隨機數的智能合約是否安全可靠，節點是否容易作弊提出了質疑。他回答道，保證安全性最簡單的方法是讓參與雙方共同承擔責任。如果用戶信任區塊生產者，那么他就可以獲取區塊生產者在記錄交易的特定時機獲取某些信息的哈希值,這些哈希值將作為“隨機數”以確保安全性。[2018/4/25]

需要補充的是，在NIST這份標準提供的參考實現中，就曾被懷疑植入過后門。

Dual_EC_DRBG，目前該推薦實現已經被刪除。而在密碼學重要會議Crypto2020中，也有一篇對NISTCTR-DRBG這個隨機數生成器的安全分析，指出了其缺陷并給出了修復方法。而在會議接受的論文里，研究隨機性相關問題的論文多達6篇。這都說明隨機數的問題并不簡單，也馬虎不得。

隨機數與區塊鏈應用

在區塊鏈中，由于較難從物理世界中獲取隨機噪聲，生成隨機數的難度更大。

目前一般的思路是通過幾種不同策略組合使用：一是通過多方協同生成；二是通過哈希函數等隨機預言機引入隨機性；三是通過承諾-揭示協議降低參與方作弊可能；四是引入門限協議或經濟約束提高產生隨機數的成功率。

其中，安全多方計算技術是產生高質量的鏈上隨機數的重要基礎技術。

引入門限協議，通過秘密共享或門限簽名的方式，可以避免隨機數生成方案因為一個參與方沒有完整執行流程而失敗，具備一定的容錯性，提高隨機數產生的成功率。引入經濟約束，可以避免參與方通過拒絕揭示的方式影響隨機數結果，對惡意的參與方進行懲罰。

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