[发明专利]一种基于分布式共识算法的随机数生成方法

说明书

本发明公开了一种基于分布式共识算法的随机数生成方法，包括获取分布式系统及系统节点；每个分布式系统节点分别产生一个原始随机数并对其进行哈希运算获得对应的哈希值；分别将每个分布式系统节点自身的哈希值提交到分布式系统，以达成共识；分别将每个分布式系统节点自身的原始随机数提交到分布式系统，以达成共识；对每个分布式系统节点提交的全部原始随机数进行聚集，产生一个确定的系统随机数并输出给每个分布式系统节点。本发明技术方案针对目前随机数发生器可靠性和可信性不高的情况，通过允许多个分布式节点通过密码学和共识算法的手段在一定的周期内完成对最终的随机数的生成，所获得的随机数具有可验证性，高可信性、不可预测性和易于实施性。

技术领域

本发明属于密码学随机数生成领域，具体涉及一种基于分布式共识算法的随机数生成方法。

背景技术

随机数是专门的随机试验的结果，在统计学的不同技术中需要使用随机数，比如在从统计总体中抽取有代表性的样本时，或者在将实验动物分配到不同的试验组的过程中等。除此之外，随机数在现代密码学领域也具有很重要的地位，随机数是现代密码学的基础，在密码学领域有着广泛的应用，在保密通信中，会话密钥的生成即需要真随机数的参与。随机数的安全性和稳定性对于密码通信的安全及其重要，易被推算出的随机数会危及到会话密钥的安全，进而增加了保密通信内容被暴露的风险。

根据产生方法的不同，随机数发生器可以划分为：真随机数发生器和伪随机数发生器。真随机数发生器依赖物理现象产生的随机数：如依赖掷钱币、骰子、转轮、使用电子元件的噪音、核裂变等等产生的随机数。伪随机数发生器依赖确定性的算法计算的随机数。其并不真正的随机，但具有类似于随机数的统计特征，如均匀性、独立性等。在计算伪随机数时，若使用的初值(种子)不变，那么伪随机数的数序也不变。伪随机数可以用计算机大量生成，在模拟研究中为了提高模拟效率，一般采用伪随机数代替真正的随机数。

无论真随机数发生器还是伪随机数发生器，由于随机环境的不可还原性，导致其产生的随机数具有不可验证性，即随机数的使用者无法确认接收到的随机数为随机数发生器真是产生还被非法控制而产生，不可验证性进而导致不可信任性。如何产生一个可验证的，可信的随机数一直学术界和工业界研究的热门话题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于分布式共识算法的随机数生成方法，至少可以部分解决上述问题。本发明技术方案针对目前随机数发生器的可靠性不高的情况，解决了随机数生成过程的不可信任性、不可验证性。更具体地说，本发明是通过允许多个分布式节点通过密码学和共识算法的手段在一定的周期内完成对最终的随机数的生成，所获得的随机数具有可验证性、高可信性、不可预测性和易于实施性。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于分布式共识算法的随机数生成方法，其特征在于，包括

S1初始化分布式系统及系统节点；

S2每个分布式系统节点分别产生一个原始随机数并对其进行哈希运算获得对应的哈希值；

S3分别将每个分布式系统节点自身的哈希值提交到分布式系统，以达成共识；

S4分别将每个分布式系统节点自身的原始随机数提交到分布式系统，以达成共识；

S5对每个分布式系统节点提交的全部原始随机数进行聚集，产生一个确定的系统随机数并输出给每个分布式系统节点。

作为本发明技术方案的一个优选，步骤S1还包括，确定系统的随机数生成周期，

所述系统随机数为一个随机数生成周期内分布式系统中各个节点的随机数。

作为本发明技术方案的一个优选，步骤S2中，每个分布式系统节点产生原始随机数的方式可以相同或者不同。

作为本发明技术方案的一个优选，步骤S2中，每个分布式系统节点对原始随机数进行哈希运算所采用的哈希算法优选相同。