[发明专利]一种基于区块链的随机数生成方法

说明书

本发明公开了一种基于区块链的随机数生成方法，包括步骤：(1)在区块链上部署随机数生成合约，所述随机数生成合约利用随机数生成博弈协议定义，其中包括随机数生成函数、退款函数、激励函数、输出函数；(2)所述随机数生成合约接收节点的随机数生成请求，启动随机数生成过程为所述请求生成随机数，并公布随机数的哈希值；(3)根据生成随机数的哈希值，调用输出函数向所述节点客户端输出随机数生成结果，本发明通过引入博弈理论在区块链网络中部署基于随机数生成合约，并基于智能合约的原有属性的基础上，该智能合约可在任何图灵完备的可编程区块链中实现，增加激励及安全机制，生成防篡改、安全有效的随机数。

技术领域

本发明属于区块链技术领域，具体涉及一种基于区块链的随机数生成方法。

背景技术

区块链协议是中本聪发明的，目的是确保各方就比特币的交易结果和资金所有权达成共识。然而，该协议能够诱导对任何定义良好的确定性过程的结果达成共识。虽然比特币脚本很有用，但它们仅限于一些基本操作。一些较新的加密货币允许任意复杂的程序(Turingcomplete)，这些程序可用于实现更复杂的金融智能合约。这些程序可以接收、持有和传输加密货币单位形式的货币。因此，它们也被称为智能合约。目前，使用最广泛的智能合约平台是以太坊，它也是市值为的第二大加密货币。我们交替使用术语程序、智能合约和合约，也使用“随机”这个术语来表示伪随机，并假设网络的每个节点都可以生成本地伪随机数。

要使智能合约具有可执行性，整个加密货币网络应该就其执行状态和由此产生的货币交易达成共识。基本上,如果网络的每个节点具有相同的语义理解程序,当一个函数调用(变化)程序添加到区块链,节点运行程序和计算其结果状态和事务,必须与所计算的任何其他节点的网络。以太坊和其他可编程加密货币通过在它们的智能合约中不允许非决定论和随机性来确保这一特性。

虽然在当今的平台上，智能合约必须是非概率的，但是众所周知，概率程序比简单的非概率程序要丰富得多。此外，在许多真实世界的金融合同中，随机性扮演着至关重要的角色，例如赌场游戏和赌注证明协议。因此，缺乏概率是智能合约的一个重要限制。考虑到在许多实际应用中随机化的必要性，已经开发了几种方法来生成用于智能合约的伪随机数，其中包括使用当前块的散列作为种子，通过数据库依赖外部提供者，或者创建一个智能合约，任何人都可以在其中提交随机生成的数字，其他智能合约可以作为库。然而，这些方法存在安全问题和激励问题，不能相信它们能产生可能带来巨大财务后果的随机数。

以前产生随机数的方法有：1)使用块哈希或时间戳。最简单的方法是使用包含事务的块的属性之一，例如它的散列或时间戳，作为在事务执行中生成随机数的种子。在这种方法中，假定没有任何一方能够控制块的哈希值或它被挖掘的确切时间，因此随机数生成是防篡改的。它的弱点之一是，它给矿商带来了不合理的优势。比如彩票，如果挖掘包含对其函数调用的块的矿工是彩票参与者，并且使用块时间戳作为种子，那么他可以操纵时间戳以始终赢得彩票。如果种子不可操作，例如块哈希，那么如果矿工意识到他将失去彩票，他可以简单地忽略该块，并决定不在网络上发布它。这样做，他失去了他的块奖励，但获得了额外的机会赢得彩票。如果一大笔钱处于危险之中，那么这种策略就是理性的。然而大多数彩票都有数百万参与者，因此使用这种方法无法安全地实现现实中的彩票。具体地说，如果涉及的金额超过了块奖励，那么不应该信任矿工为随机数生成种子。2)数据库。根据设计，智能合约只能访问写在区块链上的数据。数据库是访问外部资源并将获得的数据写入区块链上的第三方服务，这样智能合约就可以使用它。数据通常带有来自数据库的签名，承诺是从预定义的源收集的。要生成随机数，可以创建一个数据库，例如使用oraclize服务，该服务从外部资源(例如random.org)获取随机数，并将它们放在区块链上。但是，这种方法需要信任数据库中的所有者，并允许他们将任意数字作为随机输出报告。因此，它集中了随机数生成过程，不能被认为是安全的。