IRISnet 文档

链上随机数

简介

该规范描述了 IRIShub 上的随机数的生成方式、使用方法和适用范围。

概念

目前，IRIShub 提供 PRNG 与 TRNG 两种随机数生成方式。

适用范围

适用于应用层获取基于区块链产生的随机数，比如博彩、游戏等。 不适用于私钥、区块链共识算法等。

PRNG

伪随机数生成器（PRNG），也称为确定性随机数生成器（DRBG），是用于生成近似于随机数序列特性的数字序列算法。 -- 维基百科

我们通过区块链生成的多个指标作为“因子”来计算随机数，使得此随机数公开透明，方便验证。

随机数“因子”具体包含以下指标：

  • 上一个区块的 Hash：区块 Hash 的生成，取决于该区块的多方面因素，比如区块高度、交易数量、时间戳等等，因此区块 Hash 本身就具有一定的不可预测性。
  • 当前区块的时间戳：区块时间戳采用 BFT 时间，即根据验证人的权重，使用上一个区块中每一个 Precommit 的时间，加权计算出来的分布式时间戳（毫秒级别），也具有一定的不可预测性 [BFT Time]。
  • 请求随机数的账户地址：主要是为了实现不同人在同一个区块高度得到不同的随机数。

由于区块 Hash 和 BFT 时间的计算都是基于上一个区块的信息，为了避免请求随机数之前可以预先计算结果，所以另一方面，我们通过“未来区块”，加强随机数的不可预测性。

但是，不可预测不代表不可操纵，比如一个新区块的提议者，可以选择性的打包交易，可以选择性的接受 Precommit，以此来影响区块 Hash 和 BFT 时间

计算公式

seed = sha256(
    Int(timestamp)
    + Int(sha256(blockhash)) / Int(timestamp)
    + Int(sha256(consumer)) / Int(timestamp)
)

rand = seed mod 10^20 / 10^20

TRNG

硬件随机数生成器（HRNG）或真随机数生成器（TRNG），是通过物理过程（而不是通过算法）生成随机数的设备。 -- 维基百科

在 PRNG 的基础上，使用预言机方式引入外部随机数因子 Oracle Seed，通过 IRIShub Service 实现。

随机数“因子”具体包含以下指标：

  • 上一个区块的 Hash：同 PRNG。
  • 当前区块的时间戳：同 PRNG。
  • 请求随机数的账户地址：同 PRNG。
  • Oracle Seed：用户请求随机数，达到指定区块后系统发送 Service 请求，由可靠的随机数提供者返回由真随机源生成的 Oracle Seed。

通过引入外部真随机源的方式，消除了 PRNG 中区块提议者操纵随机数生成的风险。

计算公式

seed = sha256(
    Int(timestamp)
    + Int(sha256(blockhash)) / Int(timestamp)
    + Int(sha256(consumer)) / Int(timestamp)
    + Int(sha256(oracleSeed)) / Int(timestamp)
)

rand = seed mod 10^20 / 10^20

操作

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