区块链:技术解析如何为 Solidity 智能合约生成随机数

使用区块哈希作为随机源在很多场景下都能很好地发挥作用，但当涉及到很大利益的时候可能会让矿工作弊。

原文标题：《随机数与区块链》撰文：MarkusWaas翻译：登链翻译小组

当我们谈论随机数和区块链时，实际上是两个问题：

如何在智能合约中生成随机数？如何为股权证明系统产生随机数？或者更一般地说，如何在公共分布式系统中产生可信的随机数？当然这两个问题也有一些重叠的地方，一些用于第一个问题的方法也可能用于第二个问题，反之亦然。但我可以告诉你，这两个问题的最佳解决方案很可能还没有找到。事实上，这些问题真的很重要，用著名的唐纳德的话说就是：「随机数不应该用随机选择的方法生成」。

为什么这么难？嗯，这是由于随机数的性质。人们可以很容易地创造出一个看似随机的数字流，但这个数字流遵循某种已知的逻辑，从使攻击者能够预测到数字。

我们可能会天真地提出，每个节点在本地计算出一个随机数。然后在广播出这个随机数。由于每个节点都会做同样的事情，所以可以用一个函数来计算最后的随机数，这个函数将之前本地产生的所有数字作为输入，并产生一个单一的输出结果随机数，例如：v1⊕v2---⊕vn。然而，最后一个广播本地随机数的节点可以等待，直到他从其他节点收到随机数。然后，他可以通过选取一个本地随机数R以满足vx=R⊕v1⊕v2--⊕vn来产生分布式系统的任何最终随机数。显然，这样一个产生随机数的系统是有缺陷的。

声音 | Messari创始人：Ripple的技术解决方案比其他项目更接近“产品适配”:Messari创始人Ryan Selkis近日在Abra的Money 3.0播客中表示，Ripple建立了“最令人印象深刻的技术堆栈之一”。他认为，Ripple是“加密货币的杰克尔和海德（Jekyll and Hyde of crypto）”、“加密的化身”。它做了大量的工作，并且拥有一个非凡的团队。“Ripple的技术很有趣，并且在某些（绝对不可能的）情况下，该资产可能会证明其是成功的。”此外，他还认为，Ripple的技术解决方案也比加密领域的其他项目(99%)更接近“产品适配”（bitcoinexchangeguide）[2020/2/2]

我们需要更好的方式。如何解决随机数的这些问题，值得继续关注详细介绍。你也可以看看预测以太坊智能合约中的随机数。本文是讨论第一个问题的良好开端。而对于第二个问题，现在有一些有趣的想法，也有一些看似疯狂的想法，比如以太坊基金会的新想法，建立成千上万的ASIC来验证VDF。

为Solidity智能合约生成随机数

现在，大多数人都知道，当人们试图在智能合约中生成随机数时，会面临一个问题。遗憾的是没有一个万能的解决方案，让我来介绍一下现有的解决方案。

动态 | “相互宝”用户超1亿 通过蚂蚁区块链技术解决信任问题:11月27日，据蚂蚁金服官方消息，截至今天，全国已有超1亿人加入了支付宝上的大病互助计划“相互宝”。据悉，相互宝通过区块链公开、透明、不可篡改等技术特点，保证不会有保和赖账的情况发生。文中称，在相互宝里，1亿人获得保障的同时，累计救助了身患重病者1万多人；半数受助者是时光正好的年轻人，80后和90后；1/3成员来自农村和县域，近6成来自三线及以下城市。[2019/11/27]

简短的失败方案回顾

我们简单的看一下常见的方案，以及它们为什么不好。在这里我就不详细描述，因为已经有其他的文章描述的很好了。

使用区块变量作为随机数

block

uint256randomNumber=uint256(blockhash(blockHashesToBeUsed));blockHashesToBeUsed=0;gameWeiValues=0;if(randomNumber!=0||randomNumber%2==0){uint256winningAmount=gameWeiValues*2;msg

声音 | 浪潮集团董事长孙丕恕：可以运用区块链技术解决企业打假问题:据央广网消息，3月4日，全国人大代表、浪潮集团董事长孙丕恕做客央广经济之声《企业家说》时表示：可以运用区块链技术，从生产到流通到消费形成闭环，解决企业打假问题，比如买茅台最关心真假问题，到时候用手机扫码就知道真假。[2019/3/4]

}

randomNumber!=0的检查是必不可少的，因为Solidity只能回溯256个块。因此，如果玩家等待的时间超过256个区块，会强制为0。例如，这已经被用于黑客SmartBillions。

所以，使用未来的区块哈希，就很好吗？

这要看情况！你是否允许中奖金额高于区块奖励的注？那么就要注意矿工的操作。如果我们假设区块奖励为3个ETH，任何超过6个ETH的注实际上都会给矿工提供作弊的动机。虽然矿工不能自由选择区块的哈希值，但他可以选择不发布新发现的区块哈希值来影响随机数。

承诺模式

自1981年以来，承诺模式的第一个版本已经存在。看一下MichaelBlum的电话里翻硬币。这是一个有趣的阅读。我们可以简单地在Solidity中使用哈希来实现，这是怎样的呢？

动态 | 福建计划利用区块链技术解决转口贸易等问题:据福建省人民政府网消息，今日，福建省人民政府发布进一步推进中国（福建）自由贸易试验区改革创新三十五条措施。其中一条措施为：积极争取国家外汇管理局支持，利用区块链技术解决转口贸易和中小外贸企业外汇管理及融资问题。积极推动更多符合条件的台资保险机构在自贸试验区内设立保险营业机构。[2018/12/11]

我们用开头所说的天真想法：

每个节点在本地计算一个随机数。它进一步广播这个随机数。由于每个节点都会做同样的事情，所以可以使用一个函数计算最终的随机数，该函数将之前本地产生的数字作为输入，并产生一个单一的输出，例如，v?⊕v?---⊕v?。

现在，在承诺模式下，一个节点将不广播随机数，而是先计算该数的哈希值。这个哈希将是随机数值的承诺。然后它就会广播承诺哈希。这有什么用？

承诺，顾名思义，一个节点之后再提交原始随机数值，因为不可能找到碰撞。因此，在揭示阶段，一个节点不能再改变其秘密原始随机数值。当然，每个节点只有在收到所有其他节点的承诺后，才开始揭示阶段。程序是这样的：

摩尔多瓦共和国欲通过区块链技术解决该国的经济危机:摩尔多瓦共和国对区块链技术抱有友好态度，目前摩尔多瓦正在打算引进区块链技术及开发区块链技术的公司，以期待利用区块链技术解决该国的经济危机。[2018/1/3]

所有参与者，P1...Pn，每人产生一个秘密随机值Vi。Pi计算其秘密随机值的承诺哈希值：Ci=H(Vi)。每个Pi先发送Ci。在收到所有的Ci后，每个Pi发送Vi。所有参与者可以通过检查Ci==H(Vi)来验证接收的秘密随机值。当所有的Vi都被揭示和验证后，随机数生成的结果将是R=V1⊕V2⊕...⊕Vn。(XOR)如果有一个参与者没有透露他的Vi，他就自动输了。

听起来好得不像真的？你是对的。这只适用于两个节点，例如，在一个有银行和单个玩家的中。我已经在Solidity和AWSLambda中实现了一个概念验证的原型。

让我们看看为什么这只对两个节点有效。

我们面临最后一个节点Pi揭示随机数值的问题，因为它可以比其他人更早地用它秘密值计算最后的R，这就是最后揭示者问题。它揭示的Vi可能无法再影响R，然而，它可能选择不揭示该值，使所有其他各方除了中止随机数生成外没有其他选择。如在两个用户的情况下，不揭示的节点可能会输掉这场局。不过，在东方参与情况下是不够的。由于多个用户参与，只有一个不暴露方会有损失，所以攻击者可能会做以下事情：

创建很多数量的实体，并与所有实体一起参与注。在揭示阶段，保留他最后一个实体的秘密随机值。等到其他每个实体都揭示出它们的随机值，然后计算出最终结果。如果计算出一个积极的结果，则选择揭示最后一个实体的秘密值。否则，就不透露最后的数值。必须中止，玩家将获得退款。攻击者只输了一个实体的注。多方参与承诺模式

多方环境的修改相当简单，但也有一些重大的缺点。

修改：除承诺外，每个参与者还附上抵押品。揭晓阶段结束后，将向每一个揭晓实体退还抵押款。如果参与者不披露自己的秘密值，他们不仅输掉了局，还输掉了自己的抵押品。在这种情况下，所有不披露实体的质押物被所有披露的实体瓜分，或者选择销毁。

影响：不幸的是，所需的抵押规模可能高得离谱。给定1万名参与者的抽奖，每人票费4美元，参与者在退还参与者的抵押金总额近4亿美元。

另外，也可以将质押物烧掉。对于我们的彩票例子来说，燃烧抵押品将必要的抵押规模降低到39992美元，这对于大多数实际使用案例来说还是太高了。

有一个类似的实现，但迄今尚未在实践中使用。在ETH2.0中，Randao也将作为基础随机信标，上面有VDF。我们可以在后面的文章中详细讨论ETH2.0中的用法。

结论

我们已经研究了Solidity中多方随机数的两种方法。虽然blockhash如果使用得当，在很多场景下都能很好地发挥作用，但当涉及到很大利益的时候，它的表现就不尽如人意了，这会让矿工作弊。其次，承诺模式对于双人方案非常有用。不幸的是，对于大多数现实世界使用案例的多人情况来说，承诺模式是不够的。那我们能做什么？一种选择可能是使用预言机，我们可以在后面相关博文中讨论。

参考链接

预测以太坊智能合约中的随机数:https://blog.positive.com/predicting-random-numbers-in-ethereum-smart-contracts-e5358c6b8620

黑客SmartBillions:https://www.reddit.com/r/ethereum/comments/74d3dc/smartbillions_lottery_contract_just_got_hacked/

电话里翻硬币:https://www.cs.cmu.edu/~mblum/research/pdf/coin/

类似的实现:https://github.com/randao/randao

来源链接：soliditydeveloper.com

免责声明：作为区块链信息平台，本站所发布文章仅代表作者个人观点，与链闻ChainNews立场无关。文章内的信息、意见等均仅供参考，并非作为或被视为实际投资建议。

以太坊

以太坊

开放的分布式区块链应用平台，通过其专属加密货币Ether以太币提供去中心化的虚拟机，处理点对点合约。允许任何人建立和使用通过区块链技术运行的去中心化应用，没有任何欺诈、审查、第三方监管。以太坊的概念首次在2013至2014年由维塔利克·布特林VitalikButerin受比特币启发后提出，旨在共同构建一个更全球化、更自由、更可靠的互联网。以太坊EthereumETHERC20ERC-20ERC20ERC721ERC-721以太坊2.0查看更多

标签：区块链ANDETH以太坊区块链最直白的解释candy币怎么兑换人民币ETH2SOCKS价格以太坊价格今日行情美元

Gate交易所热门资讯