Giới thiệu

Blockchain mang lại nhiều lợi ích nhưng tính minh bạch và bản chất xác định của máy tính gây khó khăn trong việc tạo ra độ ngẫu nhiên thực sự trên chuỗi. Tuy nhiên, các bộ phát sinh số ngẫu nhiên (RNG) là công cụ thiết yếu để giải quyết nhiều vấn đề thuật toán. Bài viết này sẽ khám phá cách Oasis giúp các nhà phát triển hợp đồng thông minh tích hợp độ ngẫu nhiên vào ứng dụng của họ một cách dễ dàng.

Định Nghĩa RNG

RNG là gì?

RNG (Random Number Generator) là một công cụ tạo ra các số ngẫu nhiên. Trong khi máy tính hoạt động theo các hướng dẫn có thể dự đoán, việc tạo ra độ ngẫu nhiên thực sự là không thể. Tuy nhiên, có thể tạo ra các số gần như ngẫu nhiên bằng cách sử dụng các đầu vào bên ngoài hoặc các thuật toán phức tạp.

RNG xác định (Deterministic RNG): Chỉ có thể mô phỏng độ ngẫu nhiên và tạo ra các đầu ra giả ngẫu nhiên bằng cách sử dụng thuật toán chuyển đổi một giá trị "hạt giống" thành các chuỗi số. Nếu giá trị "hạt giống" được biết, mọi thứ sẽ trở nên dễ đoán.
RNG không xác định (Non-deterministic RNG): Có thể tạo ra các số hoàn toàn ngẫu nhiên bằng cách sử dụng các hiện tượng vật lý không thể đoán trước, như tung xúc xắc hoặc phân tán photon.

Tại Sao Blockchain Cần RNG?

Trong việc phát triển dApps cho Web3 hoặc không gian CryptoAI, cần có sự công bằng có thể chứng minh và kết quả không thiên lệch dựa trên các đầu vào không thể đoán trước. Trong các hoạt động mã hóa, RNG đóng một vai trò quan trọng, cung cấp các khóa hoặc giá trị duy nhất cần thiết để bảo mật giao dịch, mã hóa dữ liệu hoặc xác thực người dùng.

Nếu không có RNG an toàn trên chuỗi, việc đảo ngược kỹ thuật các khóa, thao tác kết quả và tất cả các loại khai thác trở nên khả thi. Công nghệ blockchain sử dụng các quy tắc xác định, và tất cả các nút đạt được sự đồng thuận là điều không thể thương lượng. Điều này làm cho độ ngẫu nhiên trên chuỗi trở nên khó khăn nhưng vẫn khả thi. Các phương pháp như hàm ngẫu nhiên có thể xác minh (VRF) và một số nguyên thủy mã hóa khác được Oasis áp dụng để giải quyết tình huống này.

Oasis RNG Hoạt Động Như Thế Nào?

Cách Thức Hoạt Động Của Oasis

Với ưu tiên về quyền riêng tư và khả năng mở rộng, Oasis sử dụng runtime EVM bảo mật, Sapphire, để tối ưu hóa RNG thông qua hàm tiền biên randomBytes. Bằng cách trừu tượng hóa một hàm Solidity đơn giản, bất kỳ nhà phát triển hợp đồng thông minh nào cũng có thể tích hợp độ ngẫu nhiên vào ứng dụng của họ mà không gặp phải các phức tạp của RNG blockchain.

Tạo Ra RNG Gốc Mỗi Khối

Sapphire giao tiếp với runtime quản lý khóa để tạo ra các khóa bí mật. Quản lý khóa hỗ trợ nhiều loại khóa, một số là dài hạn và một số là tạm thời.
Các khóa tạm thời được sử dụng để mã hóa giao dịch và cũng cho RNG. Để cải thiện bảo mật, những khóa này không bao giờ được lưu trữ và được quay vòng mỗi epoch. Điều này có nghĩa là các khóa mới được tạo ra và sau một thời gian, các khóa cũ sẽ bị xóa an toàn và không thể phục hồi.
RNG được cung cấp cho các hợp đồng Sapphire được khởi tạo trên mỗi khối. Mỗi khối sử dụng entropy tạm thời bí mật thu được từ runtime quản lý khóa. Chỉ những phiên bản Sapphire được xác thực từ xa mới có thể lấy được entropy bí mật này, đảm bảo rằng không có quan sát viên bên ngoài nào có thể biết trạng thái của RNG.
Entropy này được xử lý và sử dụng như một khóa VRF gốc. Sapphire sử dụng các thuật toán SHA-3 như TupleHash, KMAC256, và cSHAKE để chuyển đổi entropy này thành một khóa sử dụng được.

Phân Tách Miền Cho RNG Theo Giao Dịch

RNG gốc theo khối không đủ. Mỗi giao dịch cần có RNG riêng, và phân tách miền là cách giải quyết. Sapphire xây dựng dựa trên đầu ra của quản lý khóa bằng cách sử dụng các bản sao Merlin để khởi tạo RNG theo giao dịch từ RNG gốc.
Việc tùy chỉnh này được thực hiện trong SDK Runtime Rust mà Sapphire sử dụng, xử lý các sơ đồ VRF và phân tách miền. Kết hợp với entropy bí mật từ quản lý khóa, nó đảm bảo rằng các đầu ra riêng tư, không thiên lệch và không thể đoán trước được cung cấp cho nhà phát triển thông qua hàm tiền biên randomBytes.

Ví Dụ Mã

Tạo Số Ngẫu Nhiên Cơ Bản

Mã dưới đây cho thấy cách tạo ra một giá trị ngẫu nhiên 32 byte, lý tưởng cho nhu cầu RNG đơn giản trong một dApp như trò chơi poker.

solidity Copy

bytes memory randomPad = Sapphire.randomBytes(32, "");

Số Ngẫu Nhiên Để Tạo Cặp Khóa Ký

Đoạn mã này sử dụng randomBytes để tạo hạt giống cho việc tạo cặp khóa ký, có thể được sử dụng như một phần của cơ chế RNG phức tạp hơn trong khi đảm bảo an toàn mã hóa.

solidity Copy

Sapphire.SigningAlg alg = Sapphire.SigningAlg.Ed25519Pure;
bytes memory pk;
bytes memory sk;
(pk, sk) = Sapphire.generateSigningKeyPair(alg, Sapphire.randomBytes(32, ""));

Thực Hành Tốt Nhất

Kiểm tra An Ninh: Luôn kiểm tra mã của bạn để đảm bảo không có lỗ hổng bảo mật nào liên quan đến RNG.
Sử Dụng Mã Hóa Mạnh: Sử dụng các thuật toán mã hóa mạnh để bảo vệ các khóa tạm thời.

Cạm Bẫy Thường Gặp

Lưu Trữ Các Khóa Tạm Thời: Không lưu trữ các khóa tạm thời, điều này có thể dẫn đến việc bị tấn công và xâm phạm.
Dự Đoán Đầu Ra: Đảm bảo rằng các đầu ra không thể đoán trước để tránh các cuộc tấn công về mặt lý thuyết.

Mẹo Tối Ưu Hiệu Suất

Tối Ưu Hóa Giao Dịch: Giảm thiểu số lượng giao dịch để tối ưu hóa việc tạo RNG.
Sử Dụng Cùng Một Hạt Giống: Trong các trường hợp cụ thể, việc sử dụng cùng một hạt giống có thể giúp cải thiện hiệu suất, nhưng cần thận trọng để tránh lỗ hổng bảo mật.

Giải Quyết Vấn Đề

Không Thể Tạo Số Ngẫu Nhiên: Kiểm tra kết nối với runtime quản lý khóa.
Kết Quả Không Nhất Quán: Đảm bảo rằng tất cả các nút đều đồng thuận về trạng thái của RNG.

Kết Luận

Oasis cung cấp một giải pháp đáng tin cậy và an toàn để tạo ra độ ngẫu nhiên trên blockchain, giúp các nhà phát triển hợp đồng thông minh dễ dàng tích hợp vào ứng dụng của họ. Đừng ngần ngại tham gia cộng đồng của chúng tôi trên Discord tại kênh #dev-central để tìm hiểu thêm và nhận hỗ trợ.

Câu Hỏi Thường Gặp

Làm thế nào để tích hợp Oasis RNG vào dApp của tôi?
Có cần phải lo lắng về bảo mật khi sử dụng RNG không?
Oasis hỗ trợ các loại khóa nào?

Khám Phá Độ Ngẫu Nhiên An Toàn Trên Blockchain Với Oasis