硬核科普：隨機數與區塊鏈_區塊鏈

隨機數是一個非常重要的密碼學概念，近日MYKEY研究部門負責人姚翔老師做客PlatON社區，參加社區快閃活動，為社區講解隨機數定義與區塊鏈中隨機數方案及相關應用。

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。

a16z crypto和Paradigm就SEC訴Coinbase 案提交法庭之友陳述:金色財經報道，a16z crypto和Paradigm宣布就SEC訴Coinbase 案聯合提交法庭之友陳述。該陳述表示，SEC的監管過度已經危及美國區塊鏈技術的發展。盡管美國證券交易委員會聲稱每個代幣都是投資合同的一部分，但他們已經超出了定義的范圍。此外，美國證券交易委員會對加密貨幣的態度可能會破壞廣泛的經濟部門的穩定，因為它將把沒有人認為是證券交易的資產和收藏品的普通交易納入其管轄范圍。最后，美國證券交易委員會目前在數字資產監管方面超越了國會，這樣做的方式會禁止該技術，而不是促進其安全發展。[2023/8/12 16:21:55]

然而，在實際的應用當中，由于對隨機數的理解不到位，實現不嚴謹，引發了大量的安全風險事件。索尼、YubiKey等知名企業都曾出現過隨機數生成器的嚴重缺陷，不得不緊急進行固件更新，雖然沒有造成毀滅性后果，但造成的損失也難以評估。而在區塊鏈上，由于開獎隨機數可被預測，在近兩年里直接造成了成百上千萬資產的損失，可以說“歷史總在重演”。

Instagram準備在夏季發布與推特競爭的產品:金色財經報道，Meta旗下的Instagram計劃發布一款基于文本的應用，與推特展開競爭。據知情人士透露，該公司目前正在與名人和有影響力的人士一起測試這個項目。據其中一位知情人士透露，幾個月來，選定的創作者一直可以秘密使用該軟件。知名的數字媒體營銷專家和企業戰略家、加州大學洛杉磯分校兼任教授Lia Haberman表示，這款應用將獨立于Instagram，但允許人們連接賬戶，最早可能在6月推出。[2023/5/20 15:14:52]

看上去簡單的隨機數如此重要，又引發這么多問題。研究和開發人員必須理解它的原理和細節，才能避免在應用過程中犯錯。

本周加密貨幣公司融資與上周相比急劇下降:金色財經報道，本周為加密貨幣初創公司籌集的資金約為8850萬美元，有13家不同的公司籌集了資金，與上周的2.51億美元相比急劇下降。[2023/4/16 14:06:24]

那么，什么是隨機數？怎樣判斷隨機數的質量呢？在區塊鏈中一般生成隨機數的方法又有哪些？

什么是隨機數？

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。

Web3風險工作室Spartan Labs推出無代碼NFT工具Puddle:8月19日消息，由Spartan Group支持的Web3風險工作室Spartan Labs近日宣布推出基于Flow區塊鏈的無代碼NFT工具Puddle，旨在通過使Web2和Web3的社區建設者能夠輕松地鑄造、管理、利用NFT，并從中獲取對社區成員的洞察，讓下一代品牌和社區進入Web3。[2022/8/19 12:36:02]

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。

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。而在即將召開的密碼學重要會議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

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。

多方協同產生指的是隨機數的生成依賴多個參與方的輸入，這樣隨機數就較難被單方操縱。

由于每個輸入方的輸入可能具有很強的規律性，隨機性不足。需要使用隨機化的函數，例如哈希函數對輸入進行處理。可以將所有參與方的輸入作為函數的輸入參數，輸出的結果作為隨機數。

承諾-揭示協議主要是為了避免參與方作惡，參與方需要先將自己想輸入的結果做一個承諾，一般也是通過哈希函數完成。承諾發布之后，參與方的輸入就不能再修改了，但需要注意的是，他仍然可以選擇不把承諾揭示。

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。

安全多方計算技術正是產生高質量的鏈上隨機數的重要基礎技術。運用安全多方計算技術，可以讓多方不可抵賴地協同生成隨機數。PlatON基于安全多方計算技術可以更好地為鏈上隨機數提供解決方案。

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