去中心化网络中可证明均匀随机数生成的博弈论方法

分布式计算中的许多协议都依赖随机源（通常称为随机信标）以实现其可用性与安全性。对于权益证明区块链协议而言尤其如此，其中下一位或一组矿工须被随机选取，且各方被选中的概率与其在加密货币中的权益成比例。当前权益证明协议（如Ouroboros与Algorand）中使用的随机信标存在两个根本局限：要么(i)依赖伪随机性，例如假定哈希函数输出均匀，这一被广泛使用却未经证明的假设；要么(ii)使用分布式协议生成随机性，要求若干参与者提交随机数并用于生成最终随机结果。然而在后者中，无法保证各方提供的数字为均匀随机，且各方无激励诚实地生成均匀随机性。多数随机信标兼具上述两局限。本论文给出一种分布式随机生成协议。我们的协议完全不依赖伪随机性。与先前部分方法类似，其利用不同参与者的随机输入生成最终随机结果。但关键区别在于，我们提供博弈论保证，表明提交均匀随机数符合各方最优利益。因此，我们的方法是首个激励诚实行为而非仅假定其发生的方案。此外，该方案无需信任且生成无偏随机数，亦防篡改，任何方无法更改输出或影响其分布。最后，其设计兼顾模块化，可轻松嵌入现有分布式协议（如权益证明区块链）。