EOS:隨機數在區塊鏈中的應用

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。

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。

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]

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。

動態 | EOS競猜游戲HiGold Game遭隨機數攻擊:今天中午，11:57至12:01之間，PeckShield安全盾風控平臺DAppShield監測到黑客向EOS競猜類游戲HiGold Game發起連續攻擊，已實現獲利。針對異常獲利情況，PeckShield安全人員隨即和項目方取得聯系，及時暫停了游戲合約，避免了進一步資產損失。PeckShield安全人員在此提醒，開發者應在合約上線前做好安全測試，特別是要排除已知攻擊手段的威脅，必要時可尋求第三方安全公司協助，幫助其完成合約上線前攻擊測試及基礎安全防御部署。[2019/7/3]

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競猜游戲uugame遭隨機數攻擊:今天下午18:24-18:40之間，PeckShield安全盾風控平臺DAppShield監測到黑客向EOS競猜類游戲uugame發起連續攻擊，獲利數千EOS ，并已轉至幣安交易所。PeckShield安全人員在此提醒，新上線部署的游戲合約存在安全問題的可能性較大，開發者應在合約上線前做好安全測試，特別是要排除已知攻擊手段的威脅，必要時可尋求第三方安全公司協助，幫助其完成合約上線前攻擊測試及基礎安全防御部署。[2019/1/10]

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。

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