DApp的随机数为什么会被黑客破解

yingujun 2019-10-18 2471

区块链

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9月14日，一款名为“EOSPlay”的 DApp 游戏遭遇了新型随机数攻击，一共损失了数万个 EOS。

或许很多人对「随机数攻击」这个词已经司空见惯了，因为在 DApp 遭遇黑客攻击的事件中，随机数攻击占了很大一部分，很多 DApp 的随机数被黑客破解了。

你或许会问，随机数不是随机的吗？随机意味着不可预测，为什么还会被黑客破解呢？

这还得从随机数说起。

随机数可以分为真随机数和伪随机数。真随机数需要同时满足随机性、不可预测性、不可重现性，而伪随机数只需要满足随机性，或者是随机性和不可预测性即可。

真随机数只存在于物理世界中，一般需要通过物理手段（包括量子过程）获得，比如我们日常见到的抛硬币、掷骰子，生成的随机数就是真随机数。但是，抛硬币、掷骰子这种随机数生成方法的缺点非常明显，那就是耗时、耗力，而且也无法满足现代的计算机世界对随机数的需求。

因为效率的缘故，现代的计算机软件主要依赖伪随机数。最早的伪随机数生成器由 20 世纪最重要的数学家之一冯·诺依曼创造，通过一个确定的随机数种子，由确定的算法生成伪随机数序列。现在的主流计算机编程语言，默认的是将 1997 年发明的梅森旋转算法作为生成伪随机数的方法。

伪随机数最大的缺陷是，只要种子不变，生成的伪随机数序列也不会变。换句话说，只要你能拿到种子，你就可以破解随机数。

计算机生成伪随机数的过程，或多或少与这台计算机的物理状态或运算状态有关。也就是说，同一套随机数算法，不同的计算机，或是同一台计算机在不同的时刻，生成的随机数是不一样的。

然而，这种传统的计算机伪随机数生成方法虽然足够安全，却并不适用于区块链。区块链是一个分布式的系统，同一个 DApp 在不同的节点上运行，采用的随机数必须要一致，这样才能让各个节点进行验证。所以，DApp 的随机数来源，不能是运行这个 DApp 的计算机自动生成的，因为这样的话，不同的节点计算机运行的结果就不一样了。

那么，区块链上的 DApp 随机数从哪里来呢？主要有以下三种方法：

第一种方法是通过可信第三方提供随机数。比如说专门提供随机数的网站 random.org，我们可以通过独立于区块链之外的 Oraclize 预言机为以太坊区块链上的 DApp 获取随机数。当然，这种依赖可信第三方的方法有违区块链去中心化的精神。

第二种方法是不同的参与者一起合作生成随机数。比如以太坊区块链上的 RANDAO，任何人都可以提交一个数字，RANDAO 将所有提交的数字集合作为种子，生成随机数，其他 DApp 可以付费调取 RANDAO 生成的随机数，这些费用会奖励给那些提交了数字的用户。因为以太坊的去中心化，你不知道别人提交了什么数字，所以要破解 RANDAO 的随机数种子难度很大。

第三种方法是采集区块链上的信息作为种子。这也是目前大部分 DApp 所采用的随机数生成方法，缺陷是随机数的种子“几乎是”透明的。以本文开头提到的 EOSPlay 为例子，这款游戏的随机数采用的是未来某个区块的 ID（哈希值）作为随机数的种子。

那么，黑客是如何实现攻击的呢？根据区块链安全公司慢雾科技的分析，可能使用了以下的方法：

1、黑客为自己和项目方租用了大量的 CPU；

2、黑客发起大量的延迟交易；

3、由于以上两点原因，导致 CPU 价格被拉高，从而导致其它用户 CPU 不足；

4、因为 CPU 不足的原因，其他用户难以发送交易，黑客得以使用自己的交易占满区块；

5、根据提前构造的交易内容，黑客可以成功预测出区块哈希。

也就是说，虽然哈希算法不可逆，但是黑客可以通过控制输入实现输出的控制：控制区块内的交易内容，从而控制区块信息，进而控制区块哈希值，最终达到预测开奖结果的目的。

最后，我们总结一下：

随机数可以分为真随机数和伪随机数，真随机数只存在于物理世界中，一般需要通过物理手段获取。为了效率，计算机主要采用伪随机数，然而由于区块链的分布式特性，足够安全的传统计算机伪随机数生成方法并不适用。大部分 DApp 采用的是收集区块链上的信息作为伪随机数的种子，而要想设计足够安全的伪随机数，难度非常大，这就是为什么很多 DApp 经常遭受随机数攻击的原因。
来源：白话区块链

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