随机数在区块链中的应用和生成机制

区块链是一种去中心化的分布式记账技术,在去中心化的环境里,要实现正确的记账,随机的选出记账人,是非常关键的。因为只有在随机的条件下,才能保证公平的分配记账权,合理分配挖矿奖励。

本文来自微信公众号“公链联盟”。

在人们的生活中,很多场景都需要用到随机数,例如福利彩票,车牌摇号,公共用房分配等。互联网的发展,让人们对随机数的运用越来越依赖中心化系统,但是绝大多数中心化系统,生成的随机数都是伪随机数,并且存在作弊的风险。

区块链的出现,让人们看到了生成更公平的随机数的可能。而随机数对于区块链本身也有着非常重要的作用,那到底随机数在区块链中有哪些应用场景?区块链又是如何产生更可靠的随机数的呢?

随机数在区块链中的应用

竞猜类应用

在竞猜应用里,需要使用随机数,来保证结果的随机性,避免人为干预,影响结果的公平性。

在中心化环境下,参与竞猜的用户需要向系统提交竞猜订单,系统根据规则收集用户的信息,然后生成竞猜结果。在整个过程中,客户端不会参与竞猜结果的计算,竞猜结果本质上是由系统生成的一串随机数。当出现巨大利益诱惑时,系统可能会作弊,让自己从中得利。

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在去中心化环境下,没有唯一的中心,可以让所有节点共同参与随机数的生成,

可以有效的保证随机数的公平性。但是在去中心化环境中,黑客可以更方便的对随机数发起攻击,从中获得利益。到目前为止,区块链随机数的安全性仍然是一个需要突破的技术问题。

POS共识机制

区块链是一种去中心化的分布式记账技术,在去中心化的环境里,要实现正确的记账,随机的选出记账人,是非常关键的。因为只有在随机的条件下,才能保证公平的分配记账权,合理分配挖矿奖励。

采用POW的共识机制,是通过算力竞争,计算一个非常有难度的哈希值,来随机确定由谁来记账。采用POS的共识机制,则需要通过随机数,随机选举出一个节点来进行记账。

大多数POS协议都会根据持有者的代币数量,选出一组矿工和验证者,共同完成对链上交易的验证和出块。为了能够随机的选出矿工和验证者,保证公平分配奖励,算法必须融入一些公平、无偏倚的随机数源。所以在许多POS共识机制中,随机数是一个非常关键的技术。

真随机数和伪随机数

随机数分为真随机数和伪随机数。真随机数数列是完全不可预测的,只存在真实的物理世界中,例如放射性衰变、电子设备噪音、宇宙射线的触发时间等,我们可以通过采集这些数据,获得真随机数数列。伪随机数是通过获得的真随机数数列(通常称作随机数种子),使用随机数算法计算得来的。只要获得随机数种子,就能得到相同的伪随机数数列。

所以真随机数只存在真实的物理世界中,计算机中的绝大多数随机数都是伪随机数。想保证伪随机数的安全,就需要有效的随机数种子和安全的随机数生成器。

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