这集来聊随机性。随机性要保证的是机会均等，而只要机会均等，区块链上恶人就没有空子可钻，就可以达成真正的共识。所以有两点是非常明确的，第一，实现随机性非常重要，只要有随机就有共识。第二，真正去中心化环境下实现随机是非常困难的，以至于到目前为止，Peter 认为真正被验证过的可行方案只有一种，就是 POW 。
什么是随机？
有必要抛开区块链，先给随机性（ Randomness ) 一个非常清晰的定义。
首先，要保证不可以预测性。比如掷骰子，不管你看我掷了多少次，下一次的结果，依然是完全没办法猜到的。不可预测性，肯定是随机的一个必要条件。
其次，要保证没有规律。只有不可预测，是不能保证随机性的。比如现在我同时掷两个骰子，最后要两个数之和。这个和肯定是不可预测的，但是和为7要比和为2的概率大很多倍，所以这也不是随机。
总之，随机性要同时保证不可预测和无规律，最终目的保证的是机会均等。没有任何人为耍花招的余地。
产生随机数的方式
随机的概念说完了，下面来看看产生随机数的方式。
首先说真随机这个概念。自然界有些事情是人类尚未找到任何规律的，例如大气噪声，量子活动，这些都可以作为真随机数的来源。有人会抬杠说，这些底层不一定没规律啊，只是我们还没找到而已，所以不能叫真随机。这个说法不是没道理，但是这些数据起码目前可以在人类社会能够保证机会公平的，所以我们认为是真随机的。
但是程序世界里面，只有伪随机，没有真随机的。计算机上随机数如何去生成呢？首先程序会去采集一些硬件噪声，注意，这些是来自真实世界的真随机数。程序中去生成随机数是通过伪随机数生成器，说白了就是一套算法。算法基于之前采集到的真随机数来做初始化，所以这些真随机数就被叫做随机种子。算法的输出是很多伪随机数，之所以说是伪随机数，是因为它们是完全是由种子决定的。
所以说，产生真随机数在真实世界里面是可能的，但是程序毕竟都是写死的有确定执行规律的代码，所以用有规律的代码去生成随机的东西是不可能的，只能通过采集真实世界的真随机数做种子，来生成伪随机数。
区块链上获得随机数
再说区块链，区块链不但是程序，而且是去中心化的，所以在区块链上生成随机数是非常有挑战性的。
读取自然界的真随机数就会遭遇中心化问题。一个提供这个服务例子是 http://random.org ，这个网站号称自己能够提供随机数，有区块链项目在用这个服务的。但是这种中心化方式的问题是很明显的，http://random.org 的数据如果有人做手脚，没有任何人会知道。
那么要用去中心化的方式，能不能拿到随机数呢？答案是可以的，数据源头是人的行为。如果大家都能诚实的选一个任意的数，那么人多了，自然可以得到随机性。过程中，可以通过抵押代币来防止有人作恶，或者不作为，可以通过选举出委员会来提升生成效率，可以用到各种密码学方法来保证安全。说到这里，我们逐渐就感觉到，这个生成随机数的过程，跟共识过程有很多相似之处了。Algorand ，Cardano ，Randao 中的各种实现随机的方案，很多就类似于共识算法或者基于智能合约，生成随机数过程跟共识过程一样，也会面临女巫攻击和经济激励问题。
也可以说，区块链上生成随机数是一个尚未解决的问题。
总结
这节我们聊了什么是随机，真随机和假随机，最后介绍了区块链上用去中心化的方式去达成随机的基本思路。目前，Peter 大致的结论是这样：各种方式其实都不完美，但是如果给定一下限制条件，有些方案可能是可行的。区块链上生成随机既然要依赖人的行为，这里面就要考虑经济激励。没有激励或者激励太少，不会有人参与，激励太多了，就会有人攻击。POW 的本质也是机会公平的选出一个记账人，所以也可以认为是一个随机数生成过程，而且似乎是目前唯一被验证的在去中心化条件下的可行方式，虽然 POW 是不是公平这个事还有待商榷。
原文始发于微信公众号（Rebase社区）：密码学 | 区块链上的随机数
