APP:為什么 DApp 經常會遭遇隨機數攻擊？

9 月 14 日，一款名為“EOSPlay”的 DApp 游戲遭遇了新型隨機數攻擊，一共損失了數萬個 EOS。

或許很多人對「隨機數攻擊」這個詞已經司空見慣了，因為在 DApp 遭遇黑客攻擊的事件中，隨機數攻擊占了很大一部分，很多 DApp 的隨機數被黑客破解了。

你或許會問，隨機數不是隨機的嗎？隨機意味著不可預測，為什么還會被黑客破解呢？

這還得從隨機數說起。

隨機數可以分為真隨機數和偽隨機數。真隨機數需要同時滿足隨機性、不可預測性、不可重現性，而偽隨機數只需要滿足隨機性，或者是隨機性和不可預測性即可。

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真隨機數只存在于物理世界中，一般需要通過物理手段（包括量子過程）獲得，比如我們日常見到的拋硬幣、擲骰子，生成的隨機數就是真隨機數。但是，拋硬幣、擲骰子這種隨機數生成方法的缺點非常明顯，那就是耗時、耗力，而且也無法滿足現代的計算機世界對隨機數的需求。

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因為效率的緣故，現代的計算機軟件主要依賴偽隨機數。最早的偽隨機數生成器由 20 世紀最重要的數學家之一馮·諾依曼創造，通過一個確定的隨機數種子，由確定的算法生成偽隨機數序列。現在的主流計算機編程語言，默認的是將 1997 年發明的梅森旋轉算法作為生成偽隨機數的方法。

偽隨機數最大的缺陷是，只要種子不變，生成的偽隨機數序列也不會變。換句話說，只要你能拿到種子，你就可以破解隨機數。

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計算機生成偽隨機數的過程，或多或少與這臺計算機的物理狀態或運算狀態有關。也就是說，同一套隨機數算法，不同的計算機，或是同一臺計算機在不同的時刻，生成的隨機數是不一樣的。

然而，這種傳統的計算機偽隨機數生成方法雖然足夠安全，卻并不適用于區塊鏈。區塊鏈是一個分布式的系統，同一個 DApp 在不同的節點上運行，采用的隨機數必須要一致，這樣才能讓各個節點進行驗證。所以，DApp 的隨機數來源，不能是運行這個 DApp 的計算機自動生成的，因為這樣的話，不同的節點計算機運行的結果就不一樣了。

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那么，區塊鏈上的 DApp 隨機數從哪里來呢？主要有以下三種方法：

第一種方法是通過可信第三方提供隨機數。比如說專門提供隨機數的網站 random.org，我們可以通過獨立于區塊鏈之外的 Oraclize 預言機為以太坊區塊鏈上的 DApp 獲取隨機數。當然，這種依賴可信第三方的方法有違區塊鏈去中心化的精神。

第二種方法是不同的參與者一起合作生成隨機數。比如以太坊區塊鏈上的 RANDAO，任何人都可以提交一個數字，RANDAO 將所有提交的數字集合作為種子，生成隨機數，其他 DApp 可以付費調取 RANDAO 生成的隨機數，這些費用會獎勵給那些提交了數字的用戶。因為以太坊的去中心化，你不知道別人提交了什么數字，所以要破解 RANDAO 的隨機數種子難度很大。

第三種方法是采集區塊鏈上的信息作為種子。這也是目前大部分 DApp 所采用的隨機數生成方法，缺陷是隨機數的種子“幾乎是”透明的。以本文開頭提到的 EOSPlay 為例子，這款游戲的隨機數采用的是未來某個區塊的 ID（哈希值）作為隨機數的種子。

那么，黑客是如何實現攻擊的呢？根據區塊鏈安全公司慢霧科技的分析，可能使用了以下的方法：

1、黑客為自己和項目方租用了大量的 CPU；2、黑客發起大量的延遲交易；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，黑客得以使用自己的交易占滿區塊；5、根據提前構造的交易內容，黑客可以成功預測出區塊哈希。

也就是說，雖然哈希算法不可逆，但是黑客可以通過控制輸入實現輸出的控制：控制區塊內的交易內容，從而控制區塊信息，進而控制區塊哈希值，最終達到預測開獎結果的目的。

最后，我們總結一下：

隨機數可以分為真隨機數和偽隨機數，真隨機數只存在于物理世界中，一般需要通過物理手段獲取。為了效率，計算機主要采用偽隨機數，然而由于區塊鏈的分布式特性，足夠安全的傳統計算機偽隨機數生成方法并不適用。大部分 DApp 采用的是收集區塊鏈上的信息作為偽隨機數的種子，而要想設計足夠安全的偽隨機數，難度非常大，這就是為什么很多 DApp 經常遭受隨機數攻擊的原因。

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