Comment la génération de nombres aléatoires dans une blockchain est-elle implémentée?

La génération de nombres aléatoires joue un rôle crucial dans diverses applications de blockchain, y compris les jeux, les loteries et les mécanismes consensus. Dans le contexte de la blockchain, garantissant l'aléatoire et la sécurité de ces nombres est primordial pour éviter la manipulation et maintenir l'intégrité du système. Cet article explore comment la génération de nombres aléatoires est implémentée dans les réseaux de blockchain, explorant différentes méthodes et leurs implications.

Fonctions aléatoires vérifiables (VRF)

Les fonctions aléatoires vérifiables (VRF) sont une méthode populaire pour générer des nombres aléatoires dans les systèmes de blockchain. Un VRF génère une sortie aléatoire et une preuve qui peut être vérifiée par n'importe qui, garantissant que la sortie est en effet aléatoire et non manipulée.

• Implémentation : Pour utiliser un VRF, un nœud blockchain génère d'abord une clé privée. Lorsqu'un nombre aléatoire est nécessaire, le nœud utilise cette clé privée pour signer un message, qui pourrait être le hachage du bloc actuel ou tout autre identifiant unique. Le résultat de ce processus de signature est une sortie aléatoire et une preuve.
• Vérification : Tout autre nœud sur le réseau peut vérifier l'aléatoire en utilisant la clé publique correspondante pour vérifier la preuve. Si la preuve est valide, elle confirme que le nombre aléatoire a été généré honnêtement.

Les VRF sont largement utilisés dans les algorithmes consensus comme les algorands, où ils aident à sélectionner les validateurs de manière aléatoire et en toute sécurité.

ChainLink VRF

ChainLink VRF est une autre approche de la génération de nombres aléatoires, spécialement conçue pour les contrats intelligents sur Ethereum et d'autres blockchains. Il combine les avantages de la vérification sur la chaîne avec un calcul hors chaîne pour assurer le hasard et la sécurité.

• Implémentation : ChainLink VRF utilise un réseau Oracle pour générer des nombres aléatoires. Lorsqu'un contrat intelligent demande un nombre aléatoire, la demande est envoyée aux nœuds ChainLink. Ces nœuds utilisent des techniques cryptographiques pour générer un nombre aléatoire et une preuve de son aléatoire.
• Vérification : La preuve est ensuite renvoyée au contrat intelligent, qui peut vérifier la preuve en chaîne. Cela garantit que le nombre aléatoire est à la fois imprévisible et vérifiable.

ChainLink VRF est particulièrement utile pour les applications décentralisées (DAPP) qui nécessitent un aléatoire de haute qualité, telles que les jeux et la baisse du NFT.

Balises au hasard

Les balises aléatoires fournissent un flux continu de nombres aléatoires qui peuvent être utilisés par les applications de blockchain. Ces balises sont généralement exploitées par des tiers de confiance ou des réseaux décentralisés.

• Implémentation : Une balise aléatoire génère et publie périodiquement des nombres aléatoires. Ces chiffres sont souvent dérivés de hachages cryptographiques d'événements réels, tels que les données boursières ou les conditions météorologiques.
• Utilisation : les applications de blockchain peuvent récupérer ces nombres aléatoires et les utiliser à diverses fins, tels que la sélection des gagnants de loterie ou la détermination du résultat des jeux.

Le projet DRAND est un exemple de balise de hasard décentralisée, qui utilise un réseau de nœuds pour générer et vérifier les nombres aléatoires.

Fonctions de hachage et hachages de blocage

Les fonctions de hachage sont une autre méthode courante pour générer des nombres aléatoires dans les systèmes de blockchain. En tirant parti des propriétés des fonctions de hachage cryptographique, les réseaux de blockchain peuvent produire des sorties aléatoires difficiles à prévoir.

• Implémentation : Une approche commune consiste à utiliser le hachage d'un bloc comme graine pour le hasard. Par exemple, un contrat intelligent peut utiliser le hachage du bloc actuel comme entrée dans une fonction de hachage pour générer un nombre aléatoire.
• Considérations de sécurité : Bien que cette méthode soit simple, elle peut être vulnérable à la manipulation des mineurs, qui peuvent influencer le hachage du bloc dans une certaine mesure. Pour atténuer cela, certains systèmes combinent plusieurs hachages de blocs ou utilisent un retard pour rendre le résultat moins prévisible.

Cette méthode est largement utilisée dans Ethereum pour des applications telles que la génération de nombres aléatoires dans les contrats intelligents.

Schémas d'engagement

Les schémas d'engagement fournissent un moyen de générer des nombres aléatoires de manière transparente et vérifiable. Ils sont particulièrement utiles dans les scénarios où plusieurs parties doivent s'entendre sur un résultat aléatoire.

• Implémentation : Dans un schéma d'engagement, chaque participant génère un nombre aléatoire et s'engage en publiant un hachage du nombre. Une fois tous les engagements, les participants révèlent leur nombre et le nombre aléatoire final est dérivé de ces entrées.
• Vérification : La transparence du processus garantit qu'aucun parti ne peut manipuler le résultat. Le nombre aléatoire final peut être vérifié par n'importe qui, assurant l'équité et le hasard.

Les schémas d'engagement sont utilisés dans diverses applications décentralisées, notamment les protocoles de financement décentralisés (DEFI) et les plateformes de jeu.

Exemples pratiques et cas d'utilisation

Pour illustrer l'application de ces méthodes de génération de nombres aléatoires, considérons quelques exemples pratiques:

• Loteries décentralisées : une loterie basée sur la blockchain peut utiliser un VRF ou un VRF VRF ou ChainLink pour sélectionner les gagnants. La transparence et la vérifiabilité de ces méthodes garantissent que la loterie est juste et ne peut pas être manipulée.
• Gaming : Dans les plates-formes de jeu décentralisées, la génération de nombres aléatoires est cruciale pour déterminer les résultats du jeu. En utilisant des balises au hasard ou des fonctions de hachage, ces plateformes peuvent garantir que les résultats du jeu sont imprévisibles et équitables.
• Mécanismes de consensus : Dans les systèmes de preuve de mise en place (POS) comme les algorands, les VRF sont utilisés pour sélectionner les validateurs au hasard, garantissant un processus de consensus décentralisé et sécurisé.

Chacune de ces méthodes a ses forces et est adaptée à différents cas d'utilisation dans l'écosystème de la blockchain.

Questions fréquemment posées

Q: Les mineurs peuvent-ils manipuler la génération de nombres aléatoires dans les systèmes de blockchain?

R: Les mineurs peuvent potentiellement influencer la génération de nombres aléatoires s'il s'appuie uniquement sur les hachages de blocs. Pour atténuer cela, les systèmes utilisent souvent des hachages de blocs multiples ou incorporent des sources de hasard supplémentaires, telles que les VRF ou les balises de hasard.

Q: Comment ChainLink VRF assure-t-il le caractère aléatoire de ses sorties?

R: ChainLink VRF utilise des techniques cryptographiques pour générer des nombres aléatoires hors chaîne et fournit une preuve qui peut être vérifiée sur la chaîne. Cela garantit que le nombre aléatoire est à la fois imprévisible et vérifiable, empêchant la manipulation.

Q: Y a-t-il des problèmes de confidentialité associés à l'utilisation de VRF dans les applications de blockchain?

R: Bien que les VRF fournissent un aléatoire vérifiable, ils nécessitent l'utilisation de clés privées, ce qui pourrait être un problème de confidentialité s'il n'est pas géré correctement. Cependant, une bonne gestion des clés et un chiffrement peuvent atténuer ces risques.

Q: Les balises aléatoires peuvent-elles être utilisées dans n'importe quel système de blockchain?

R: Les balises aléatoires peuvent être utilisées dans n'importe quel système de blockchain qui peut récupérer des données externes. Ils sont particulièrement utiles pour les applications qui nécessitent un flux continu de nombres aléatoires, tels que les jeux et les loteries.