スマートコントラクトで乱数を安全に生成するにはどうすればよいでしょうか?

ブロックチェーン環境におけるランダム性の課題

1. マイナーはタイムスタンプやハッシュ値などのブロック データにアクセスできるため、有利なブロック パラメーターを選択することで結果を操作できます。

2. スマート コントラクト内のすべての情報は公開されており、設計上決定的であるため、オンチェーンのエントロピー ソースは制限されています。

3. ブロック番号などの予測可能な入力に依存する擬似乱数ジェネレーターは、出力を予測する悪意のある攻撃者によって悪用される可能性があります。

4. 透明性とコンセンサスルールのため、内部ブロックチェーンメカ​​ニズムを通じて真のランダム性をネイティブに実現することはできません。

5. 契約状態または最近のブロック属性のみに依存する方法は、重大なセキュリティ脆弱性をもたらします。

安全なランダム性を実現するオフチェーン Oracle ソリューション

1. Chainlink VRF (Verifiable Random Function) は、オフチェーンで暗号的に安全な乱数を生成し、結果が改ざんされていないことの証明を提供します。

2. オラクル サービスは、ランダム値と暗号証明の両方を提供します。スマート コントラクトは、番号を受け入れる前にこの証明を検証します。

3. このアプローチにより、オラクル運営者を含む単一の当事者が検出されずに結果を予測したり影響を与えたりすることがなくなります。

Chainlink VRF を使用すると、分散システム内の透明性と検証可能性を維持しながら改ざんを防止できます。

4. 他のオラクルネットワークも同様のサービスを提供しており、それぞれがランダムソースを認証するための独自の検証プロトコルを統合しています。

予測可能性を防ぐためのコミット-リビールスキーム

1. 参加者は、初期段階で、選択したシークレット値を含むハッシュ化されたコミットメントを送信します。

2. すべてのコミットメントがオンチェーンに記録された後、ユーザーは秘密を公開し、元のハッシュと照合して検証されます。

3. 最終的な乱数は、公開されたすべての値の組み合わせから導出され、他の参加者の選択を見た後に入力を変更する参加者がいないことを保証します。

4. この方法では、提出と開示を切り離すことで、フロントランニング攻撃やタイミング攻撃を軽減します。

複数のソースを組み合わせたハイブリッド モデル

1. 一部のシステムでは、将来のブロックからのブロック ハッシュとオフチェーンのランダム性を組み合わせて、予測不可能性を高めます。

2. たとえば、コントラクトでは、オラクルが提供するシードとともに将来のブロック ハッシュ (トランザクション時点では不明) を使用する場合があります。

3. 複数の独立したソースを集約すると、単一障害点や操作への依存が軽減されます。

4. これらのハイブリッド アプローチでは、タイミングや依存関係のリスクに関連する新しい攻撃ベクトルの導入を避けるために、慎重な調整が必要になることがよくあります。

よくある質問

block.timestamp を使用して安全な乱数を生成できますか?いいえ、マイナーは特定の制限内で正確なタイムスタンプを制御し、それを操作して結果に影響を与えることができます。 block.timestamp に依存すると悪用可能なバイアスが発生するため、セキュリティが重要なコンテキストでは避けるべきです。

ランダム性のために keccak256(abi.encodePacked(blockhash, playerAddress)) を使用するのは安全ですか?この方法は安全ではありません。ハッシュ化により複雑さが増しますが、入力は依然として予測可能または制御可能です。攻撃者は考えられる出力をシミュレートし、それに応じてアクションを選択し、公平性を損なう可能性があります。

なぜスマートコントラクトはそれ自体で真のランダム性を生成できないのでしょうか?スマート コントラクトは、すべてのノードが同じ状態に到達する必要がある決定論的な環境で動作します。真のランダム性は、検証可能な完全性を備えた認証された外部ソースから導入されない限り、この原則に矛盾します。

Chainlink VRF ノードがオフラインになるとどうなりますか? Chainlink のネットワークは複数のノードに分散されています。 1 つのノードに障害が発生しても、他のノードがランダム性を提供し続けます。コントラクトでは、長期的な信頼性を損なうことなく、一時的な利用不能に対処するためのフォールバック メカニズムやタイムアウトを実装できます。