NFT:“沒有荷官的賭局”數學問題：論可信隨機數在區塊鏈領域的應用_husdc幣

作者：白玉盤

一、關于隨機數

隨機數，作為一種重要的基礎科學資源，應用非常廣泛，是密碼學、博弈、科學仿真……的基礎。

最早對隨機數的認識，是從賭場開始。大量經典涉及隨機數的數學問題，都對應著賭場的日常問題。

如現代保險、銀行的基礎學科“概率論”，就源自“兩個賭徒如何公平分賭金”的問題。

1、偽隨機數（表面隨機數)

學術界的共識

隨著科學認知的加深，近代科學家們發現，任何基于經典力學的過程，所產生的隨機數，本質上都不是真隨機的。

因為經典系統中的隨機性，都是“表面隨機性”，只是確定性事件的概率組合。它之所以表現出隨機性，是因為觀察者對系統整體運作機制的不完全了解。

計算機與隨機數

在之前，全球學術界的共識，是“由計算機生成的隨機數，都被認為是偽隨機數”。

幣安目前USDC余額已超50億美元:金色財經報道，據Glassnode數據顯示，加密貨幣交易所幣安在過去三周累積了約38億美元的USDC。截至目前幣安的USDC余額已達到51億美元，過去三周增幅高達292%。Glassnode分析了自2020年初以來的幣安USDC余額，結果顯示幣安持有的USDC余額從2021年2月開始大幅增加，之后余額一直保持穩定(除了2022年9月和2023年1月出現過短暫減少，2022年9月幣安僅持有約5億美元USDC)。(Cryptoslate)[2023/3/7 12:46:14]

一般認為，只有在量子系統中，才能產生真隨機數。

2、真隨機數

量子系統與真隨機數

微觀粒子的狀態具有“內稟隨機性”，其隨機性不是因為缺乏對系統的了解而造成，而是微觀粒子固有的特性。

利用這種內稟隨機性,可以產生真正的隨機數。

Binance：正在將資金從存款地址整合到熱錢包，為下一階段的POR審計做準備:金色財經報道，加密貨幣交易所Binance在社交媒體上稱，我們正在將資金從存款地址整合到我們的熱錢包，為下一階段的POR審計做準備。因此，在此期間，你可能會注意到ETH Gas費的暫時增加，以及在熱錢包中出現大量交易。[2022/12/10 21:35:12]

（2)實際應用中的缺陷

但是，在實際應用中，一個密碼系統，是多方組成。

而由某方的量子設備生成的真隨機數，僅僅具有“等概性”特征，即每個比特0和1出現的概率相等，這無法滿足一個密碼系統的需求。

因為無法確認該量子設備，是否安全。

解決方法

所以，要能滿足一個密碼系統的安全需求，還必須具備“獨立性”。

即，每個比特與其它任何變量(包括該隨機數中的其他比特和外部變量)都統計獨立。

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簡而言之，即生成真隨機數的量子設備，必須具備絕對可信度。在假設該設備擁有者會作弊的前提下，整個系統生成的隨機數，依然可以絕對可信。

3、設備無關真隨機數

不需要信任量子設備，也能得到真隨機數

The Sandbox CEO：2022年員工數量已幾乎翻倍:金色財經報道，隨著通貨膨脹持續增長，加上經濟衰退迫在眉睫，許多科技公司裁員導致大量人才涌向早期 Web3 公司。據The Sandbox聯合創始人兼首席運營官 Sebastien Borget透露，該公司現在已經投放了103個崗位招聘信息，不僅如此，The Sandbox 在2022年的員工人數已增加到 404 人，幾乎是 2021 年 12 月的 208 名員工人數的兩倍。（cointelgraph）[2022/10/31 12:00:13]

采用設備無關量子隨機數擴展方法，實現隨機數的擴展,同時保證擴展出的新隨機數，是可信的(即與任何外部變量都沒有關聯)。

使用這種方案時，即使用戶不信任設備供應商，也可以確保其他任何人，都不知道自己所產生的隨機數的任何信息。

缺陷

目前，設備無關真隨機數的生成和驗證，成本極為昂貴，尚無法實用。

馬斯克否認收購曼聯，相關Token CITY漲幅收窄至2.9%:8月17日消息，馬斯克在社交媒體上澄清表示，收購曼聯系推特上的一個舊梗，不會購買任何球隊。據CoinGecko數據顯示，ManchesterCity粉絲Toke CITY此前一度漲至6.87美元，目前價格為6.51美元，24小時漲幅收窄至2.9%。[2022/8/17 12:30:38]

包括幾年前美國國防部支持的實驗，以及2018年中國潘建偉團隊的實驗。都可以在實驗室環境中的系統里，生成設備無關的真隨機數。但成本依然無法被任何一個運行的系統所承受，包括不計成本的軍事系統也無法承受這樣的成本。

所以，能否充分發掘量子力學特性，設計出各類性能指標更優的擴展方案，讓設備無關真隨機數的成本更低、效率更高、適用面更廣，是全球學者們正在研究的重要方向。

二、一個極低成本，生成絕對可信的設備無關隨機數的方法

1、突破

沒有荷官的賭場

UOC在解決一個數學問題“沒有荷官的賭局”時，發現了一個“在任意約定范圍內，生成完全可信的設備無關隨機數”的方法。

該方法，以非常低的成本，可以在密碼系統中，在任意約定范圍內，生成一個完全可信的設備無關隨機數。

通過該方法生成的隨機數，我們命名為“可信隨機數”，相關算法，我們命名為“MP.WJ算法”

“沒有荷官的賭局”數學問題

這是一個多年來，一直沒有得到完善解決的數學問題。

描述的是，在一個撲克牌賭局中，如何在沒有第三方荷官發牌的情況下，完成一場公平可信的賭局。

該數學問題，在1979年，R.S.A三位教授提出了可以解決問題的算法，一般被數學界稱之為MentalPokerR.S.A算法。但也是因為成本、效率、應用范圍問題，多年來一直無法真正被應用。

2、價值

我們完成的可信隨機數，應用方向非常廣泛，不僅適用于區塊鏈領域，還可以應用在所有需要高質量隨機數的互聯網和線下商業環境中。如：

徹底解決了“區塊鏈偽隨機數漏洞”的重大底層技術問題；

支持了效率遠超過POW共識算法的全新共識算法；

徹底解決大部分網絡游戲中的“外掛”問題。

讓線下賭場中的大部分賭局，絕對無法作弊，同時大幅降低人員成本。

讓網上賭場，絕對無法作弊。

…………

3、驗證

在2018年，UOC的可信隨機數算法，由數學家丘成桐教授、盛大集團聯合創始人譚群釗，先后在上海進行了現場驗證。

三、區塊鏈領域的偽隨機數漏洞問題

1、計算機的既有問題

在計算機中，一直以來，都只能生成“偽隨機數”。

但因中心化計算機網絡系統本身的封閉性，其安全問題不容易被暴露。

2、區塊鏈領域尤其嚴重

而在區塊鏈項目中，因為其代碼公開、運行機制公開，偽隨機數的問題，就顯得尤為嚴重，極易被人提前掌握偽隨機數的生成結果。

只是，因為目前區塊鏈項目極為簡單，使用隨機數的地方很少。所以沒有被人們重視。

直到2018年，隨著使用偽隨機數的區塊鏈項目越來越多，偽隨機數漏洞爆發越來越頻繁，才引起大家的重視，并提出了各種彌補方案。

3、沒有現成解決方案

但因為根本原因，是偽隨機數的生成機制，在公開透明的區塊鏈運行環境中導致的問題。

所以，這些彌補方案，無一額外都被證實無法根本解決問題。

包括RSA算法發明人在1979年公布的MentalPoker算法，也無法解決區塊鏈偽隨機數漏洞問題。

4、徹底解決的方向

能在計算機網絡環境中，生成“完全可信的設備無關隨機數”，是解決“區塊鏈偽隨機數漏洞”的根本方法。

四、MentalPokerR.S.A算法

1、之前的算法

“沒有荷官的賭局”問題，在我們之前，最有效的解決方案，是RSA算法的三位發明人RonaldLinnRivest、AdiShamir、LeonardAdleman，在1979年提出來的，學術界稱之為"MentalPokerR.S.A算法"。

但該算法，因為效率極低、成本很高，且應用面非常狹窄，所以一直只是理論上解決了該難題，而沒有在實際應用中落地。

2、使用情況

一些國外區塊鏈項目，采用該MentalPokerR.S.A算法試圖解決區塊鏈偽隨機數問題，一直沒有獲得成功。

EOS的DanielLarimer，在2018年EOS偽隨機數漏洞問題的回復中，也提出使用該算法來解決，但依然未能解決問題。

2018年基于以太坊的賭博游戲Dice2win，也采用該算法，但依然被黑客通過偽隨機數漏洞攻破。

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