TAL:“沒有荷官的賭局”數學問題：論可信隨機數在區塊鏈領域的應用

作者：白玉盤

一、關于隨機數

隨機數，作為一種重要的基礎科學資源，應用非常廣泛，是密碼學、博弈、科學仿真……的基礎。

最早對隨機數的認識，是從賭場開始。大量經典涉及隨機數的數學問題，都對應著賭場的日常問題。

如現代保險、銀行的基礎學科“概率論”，就源自“兩個賭徒如何公平分賭金”的問題。

1、偽隨機數（表面隨機數)

學術界的共識

隨著科學認知的加深，近代科學家們發現，任何基于經典力學的過程，所產生的隨機數，本質上都不是真隨機的。

因為經典系統中的隨機性，都是“表面隨機性”，只是確定性事件的概率組合。它之所以表現出隨機性，是因為觀察者對系統整體運作機制的不完全了解。

計算機與隨機數

在之前，全球學術界的共識，是“由計算機生成的隨機數，都被認為是偽隨機數”。

數據：2023二季度美國加密初創公司吸引了45%的行業總投資額:金色財經報道，據加密貨幣投資公司Galaxy Digital最新發布的加密市場風險投資報告顯示，盡管美國監管機構加大了打擊力度，但加密貨幣公司仍在繼續創新，近一半的資本投資流向美國加密貨幣初創公司。數據稱美國的加密初創公司所獲得融資交易數量占所有已完成融資交易的規模的43%以上，籌集資金規模占到融資總規模的45%以上。其他國家方面，英國占吸引加密行業總投資的比例為7.7%，新加坡和韓國分別吸引5.7%和5.4%。此外，2023 年第二季度，10個新晉加密貨幣風險投資基金僅籌集了7.2億美元資金，創下自 2020 年第三季度 COVID-19 大流行開始以來的最低水平，加密貨幣和區塊鏈初創公司在過去三個季度的融資總規模加起來比去年第二季度還要少。（Cointelgraph）[2023/7/17 10:59:06]

一般認為，只有在量子系統中，才能產生真隨機數。

5000萬枚USDC從USDC Treasury轉移至未知錢包:金色財經報道，Whale Alert數據顯示，5000萬枚USDC從USDC Treasury轉移至未知錢包。[2022/10/20 16:31:33]

2、真隨機數

量子系統與真隨機數

微觀粒子的狀態具有“內稟隨機性”，其隨機性不是因為缺乏對系統的了解而造成，而是微觀粒子固有的特性。

利用這種內稟隨機性,可以產生真正的隨機數。

（2)實際應用中的缺陷

但是，在實際應用中，一個密碼系統，是多方組成。

而由某方的量子設備生成的真隨機數，僅僅具有“等概性”特征，即每個比特0和1出現的概率相等，這無法滿足一個密碼系統的需求。

因為無法確認該量子設備，是否安全。

解決方法

Klaytn與DeFi聚合協議1inch達成合作，后者將為Klaytn提供流動性支持:8月10日消息，韓國互聯網巨頭Kakao旗下公鏈Klaytn宣布與DeFi聚合協議1inch達成合作關系。后者將其聚合和限價訂單協議集成到Klaytn主網中，從而為Klaytn用戶提供更好的流動性支持和交易體驗。（Cointelegraph）[2022/8/10 12:15:49]

所以，要能滿足一個密碼系統的安全需求，還必須具備“獨立性”。

即，每個比特與其它任何變量(包括該隨機數中的其他比特和外部變量)都統計獨立。

簡而言之，即生成真隨機數的量子設備，必須具備絕對可信度。在假設該設備擁有者會作弊的前提下，整個系統生成的隨機數，依然可以絕對可信。

3、設備無關真隨機數

不需要信任量子設備，也能得到真隨機數

采用設備無關量子隨機數擴展方法，實現隨機數的擴展,同時保證擴展出的新隨機數，是可信的(即與任何外部變量都沒有關聯)。

Funko與派拉蒙合作推出《降世神通》系列NFT:7月31日消息，流行文化消費品公司Funko宣布與派拉蒙合作推出《降世神通》系列NFT，該系列NFT將基于美國尼克國際兒童頻道播出的《降世神通：最后的氣宗》與《降世神通：科拉傳奇》設計，將于2022年8月9日通過NFT平臺Droppp發布。[2022/7/31 2:49:17]

使用這種方案時，即使用戶不信任設備供應商，也可以確保其他任何人，都不知道自己所產生的隨機數的任何信息。

缺陷

目前，設備無關真隨機數的生成和驗證，成本極為昂貴，尚無法實用。

包括幾年前美國國防部支持的實驗，以及2018年中國潘建偉團隊的實驗。都可以在實驗室環境中的系統里，生成設備無關的真隨機數。但成本依然無法被任何一個運行的系統所承受，包括不計成本的軍事系統也無法承受這樣的成本。

所以，能否充分發掘量子力學特性，設計出各類性能指標更優的擴展方案，讓設備無關真隨機數的成本更低、效率更高、適用面更廣，是全球學者們正在研究的重要方向。

幣安正在探索將業務擴展至印度:5月19日消息，幣安發言人在一封電子郵件中表示，公司正在探索將業務擴展至印度，正在積極嘗試“找到在印度開展本地業務的理想地點”。發言人稱，“我們正在監測當地監管環境的變化，我們也在與不同的利益相關者進行談判，以合規的方式了解南亞市場的市場方式。”

此外，LinkedIn招聘頁面顯示，幣安已開始在印度和南亞展開招聘，崗位包括亞太地區（APAC）政府關系負責人、亞太地區監管顧問、收購負責人、執行傳播和關注度負責人、傳播和公關負責人、亞太地區公關總監、全球通信/公關經理和內容營銷專家等。（CoinDesk）[2022/5/19 3:26:20]

二、一個極低成本，生成絕對可信的設備無關隨機數的方法

1、突破

沒有荷官的賭場

UOC在解決一個數學問題“沒有荷官的賭局”時，發現了一個“在任意約定范圍內，生成完全可信的設備無關隨機數”的方法。

該方法，以非常低的成本，可以在密碼系統中，在任意約定范圍內，生成一個完全可信的設備無關隨機數。

通過該方法生成的隨機數，我們命名為“可信隨機數”，相關算法，我們命名為“MP.WJ算法”

“沒有荷官的賭局”數學問題

這是一個多年來，一直沒有得到完善解決的數學問題。

描述的是，在一個撲克牌賭局中，如何在沒有第三方荷官發牌的情況下，完成一場公平可信的賭局。

該數學問題，在1979年，R.S.A三位教授提出了可以解決問題的算法，一般被數學界稱之為MentalPokerR.S.A算法。但也是因為成本、效率、應用范圍問題，多年來一直無法真正被應用。

2、價值

我們完成的可信隨機數，應用方向非常廣泛，不僅適用于區塊鏈領域，還可以應用在所有需要高質量隨機數的互聯網和線下商業環境中。如：

徹底解決了“區塊鏈偽隨機數漏洞”的重大底層技術問題；

支持了效率遠超過POW共識算法的全新共識算法；

徹底解決大部分網絡游戲中的“外掛”問題。

讓線下賭場中的大部分賭局，絕對無法作弊，同時大幅降低人員成本。

讓網上賭場，絕對無法作弊。

…………

3、驗證

在2018年，UOC的可信隨機數算法，由數學家丘成桐教授、盛大集團聯合創始人譚群釗，先后在上海進行了現場驗證。

三、區塊鏈領域的偽隨機數漏洞問題

1、計算機的既有問題

在計算機中，一直以來，都只能生成“偽隨機數”。

但因中心化計算機網絡系統本身的封閉性，其安全問題不容易被暴露。

2、區塊鏈領域尤其嚴重

而在區塊鏈項目中，因為其代碼公開、運行機制公開，偽隨機數的問題，就顯得尤為嚴重，極易被人提前掌握偽隨機數的生成結果。

只是，因為目前區塊鏈項目極為簡單，使用隨機數的地方很少。所以沒有被人們重視。

直到2018年，隨著使用偽隨機數的區塊鏈項目越來越多，偽隨機數漏洞爆發越來越頻繁，才引起大家的重視，并提出了各種彌補方案。

3、沒有現成解決方案

但因為根本原因，是偽隨機數的生成機制，在公開透明的區塊鏈運行環境中導致的問題。

所以，這些彌補方案，無一額外都被證實無法根本解決問題。

包括RSA算法發明人在1979年公布的MentalPoker算法，也無法解決區塊鏈偽隨機數漏洞問題。

4、徹底解決的方向

能在計算機網絡環境中，生成“完全可信的設備無關隨機數”，是解決“區塊鏈偽隨機數漏洞”的根本方法。

四、MentalPokerR.S.A算法

1、之前的算法

“沒有荷官的賭局”問題，在我們之前，最有效的解決方案，是RSA算法的三位發明人RonaldLinnRivest、AdiShamir、LeonardAdleman，在1979年提出來的，學術界稱之為"MentalPokerR.S.A算法"。

但該算法，因為效率極低、成本很高，且應用面非常狹窄，所以一直只是理論上解決了該難題，而沒有在實際應用中落地。

2、使用情況

一些國外區塊鏈項目，采用該MentalPokerR.S.A算法試圖解決區塊鏈偽隨機數問題，一直沒有獲得成功。

EOS的DanielLarimer，在2018年EOS偽隨機數漏洞問題的回復中，也提出使用該算法來解決，但依然未能解決問題。

2018年基于以太坊的賭博游戲Dice2win，也采用該算法，但依然被黑客通過偽隨機數漏洞攻破。

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