隨機數在區塊鏈中的應用_EOS:CPU

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。

01?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。

目前已有10萬個獨立地址幫助EIP-4844進行隨機數據采樣:5月31日消息，以太坊研究人員提出一項計劃以使存儲來自Layer 2匯總的數據成本更低，第一階段需要將 EIP-4844（稱為 proto-danksharding）引入以太坊主網，預計將在年底前與Dencun升級一起進行。目前已有10萬個獨立地址幫助以太坊EIP-4844引入“blob-carrying交易”進行隨機數據采樣。[2023/5/31 11:50:36]

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。

API3推出智能合約隨機數生成器，可在Avalanche、Moonbeam等區塊鏈上使用:5月3日消息，一種依賴量子力學來生成由區塊鏈技術支持的智能合約驅動數據集的隨機數生成器已經在十幾個加密貨幣協議上推出。

API3與澳大利亞國立大學量子光學組的一組研究人員合作，將其新產品ANU GRNG稱為第一個“真正的”智能合約隨機數生成器。

API3表示，公司正在啟動的13個區塊鏈中，有10個還沒有可用的隨機數生成器。其中一些協議使用不使用量子技術的隨機數生成器，這意味著它們的數據集是有限的，或者用行業術語來說是“偽隨機數”。

新服務可在包括Avalanche、Fantom、Moonbeam、Polygon和RSK在內的區塊鏈上使用，并計劃在未來進行更多集成。

該公司并不靠隨機數生成器盈利，而是將其引入其他產品線，比如預言機解決方案和數據集成服務，包括一個依賴于質押原生代幣運行的驗證池。（Blockworks）[2022/5/4 2:48:24]

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。

動態 | EOS DApp EOSPlay 遭遇新型隨機數攻擊:據慢霧區情報，EOS DApp EOSPlay 中的 DICE 游戲于昨晚遭受新型隨機數攻擊，損失數萬 EOS。目前項目方已經把游戲暫停。經過慢霧安全團隊的分析，發現攻擊者（賬號：muma******mm）可能使用下列方式達到攻擊目的。

1、攻擊者為自己和項目方租用了大量的 CPU

2、攻擊者發大量 defer 交易

3、由于以上兩點原因，導致 CPU 價格被拉高，從而導致其它用戶 CPU 不足

4、因為 CPU 不足的原因，其他用戶難以發送交易，攻擊者得以使用自己交易占滿區塊

5、根據提前構造的交易內容，攻擊者可以成功預測出區塊哈希

由于項目方采用的是使用未來區塊 id 的方式開獎，通過控制區塊內的交易內容，就能控制區塊信息，進而控制區塊 id，達到預測開獎結果的目的。慢霧安全團隊建議 DApp 開發者使用更為安全的隨機數生成方式，避免遭到隨機數攻擊。同時，特別感謝 WhaleEx 在此次分析過程中提供的幫助。[2019/9/14]

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。

PlatON基于安全多方計算技術，可以讓多方不可抵賴地協同生成隨機數，更好地為鏈上隨機數提供解決方案。

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