Blok zincirlerde rastgelelik sağlamanın önemi

Fiziksel dünyada rastgeleliği elde etmek kolaydır çünkü doğanın kendisi çok rastgeledir. Ancak dijital dünyada işler biraz farklıdır ve istenen sonucu elde etmek için genellikle bir tür insan kaynaklı rastgelelik gerektirir.

Rastgele Sayı Üreticisi (RNG), hesaplamada rastgele sayılar üretmek için kullanılan bir yazılım veya donanım parçasıdır. Bu araç, temel işlevleri rasgele sayıların üretilmesine dayanan uygulamalarda adaleti sağlamayı amaçlar. Birkaç örnek oyunlar ve piyangoları içerir.

Blok zinciri, merkezi olmayan bir çerçevede fırsatların adil bir şekilde dağıtılması fikri üzerine inşa edildiğinden, özellikle blok zincirleri bu tür teknoloji ile benzersiz bir ilişki paylaşır. Ethereum'da gelişen merkezi olmayan uygulamalardan (dApp'ler) gün geçtikçe popüler hale gelen zincir üstü NFT kör kutularına kadar, RNG'ler, güvenilirliği ve kullanıcı deneyimini iyileştiren tarafsız rastgele girdiler elde etmek için olmazsa olmazlardandır.

Güvenilmez rastgelelik üretmenin zorluğu

Bununla birlikte, merkezi olmayan ağlarda benzersiz ve güvenilmez rastgelelik gerektiren durumlara uygulanabilecek yapay rastgele, güvenli ve sağlam sayılar üretmek yapmaktan daha kolaydır.

Hem fiziksel dünyada hem de siber uzayda rastgelelik üretmenin çeşitli yöntemleri olsa da, elde edilen rastgeleliğin kalitesi çoğunlukla iki türe ayrılır, yani gerçekten rastgele sonuçlar ve sahte rastgele sonuçlar.

Gerçekten rastgele sayılar (TRN), fiziksel gerçek dünya süreçlerinden yararlanır. Bu rasgele sayı üreteçleri genellikle düşük seviyeli rasgele darbe sinyalleri üreten mikroskobik olaylara dayanır. Bu, bu mikroskobik olayları merkezi olmayan bir ağın koduna yerleştirmek zor olduğundan, TRN'lerin blok zincirlerde kullanımını pratik değildir.

Öte yandan, sözde rastgele sayılar (PRN), ortak anahtarlı karma mesaj doğrulama kodu (HMAC) ve eşik imzası gibi matematiksel algoritmalar kullanılarak üretilir.

Genel olarak, merkezi olmayan bir çerçevede ideal bir rastgele sayı üreteci aşağıdaki temel özelliklere sahip olmalıdır:

rastgele benzersizlik

Bir RNG'nin çıktısı tahmin edilemez, benzersiz ve her çıktıdan bağımsız olmalıdır. Aksi takdirde, saldırganlar rastgele sayıları dikkatlice seçip sistemi istismar edebilir. Basitçe söylemek gerekirse, bu, "A çıktısı" üretildikten sonra, aşağıdaki "B çıktısı"nın üretiminin, önceki çıktılara (A) veya gelecekteki çıktılara (C, D, E..). Merkezi olmayan bir çerçevede, bu benzersizlik düzeyi, ağdaki düğümlerin yalnızca bir kısmına değil, rastgele sayı üreten düğümlerin tamamına uygulanmalıdır.

Etkileşimli olmayanlar

Blok zincirinde, merkezi olmayan bir şekilde rastgele sayılar üretmek mümkündür. Bununla birlikte, iletişim yükü, tüm sistem için bir sınırlama veya "tek bir arıza noktası" haline gelecektir. Bir RNG algoritmasının, doğru girdiyle gizli keşfedilebilirliği sağlayan bir "Kapalı Kapı İşlevi"nin çıktısını ortadan kaldırması gerekir. Genel olarak, etkileşimli olmayan RNG'ler sıfır ihraç edilebilirlik sağlar ve böylece her RNG düğümü için güvenli bir tek yönlü iletişim sağlar.

Uygunluk

Temel RNG hizmetlerinin tutarlı kullanılabilirliği, merkezi olmayan ağlar için önemlidir. Ancak, mevcut merkezi olmayan sistem düğümlerinin çalışma süresi tahmin edilemez. Bu nedenle, RNG algoritması, öngörülemeyen düğümlere dayalı olarak kullanılabilirlik sağlamalıdır. Örneğin, eşik imzası veya çoklu imza gibi yöntemler, herhangi bir zamanda gerekli düğümlerin yarısından fazlasının mevcut olduğu merkezi olmayan sistemlerde daha iyi çalışır. Bu oran %50 ile %90 arasında değişmektedir. Kullanılabilir düğümlerin yarısından daha azına sahip bir sisteminiz varsa, bazı düğümlere ulaşılamıyorsa daha fazla alternatif yol oluşturmak önemlidir. Örneğin, 5 gerekli imza varsa, 3 yedek de kullanılmalıdır. Bununla birlikte, herhangi bir esneklik yöntemi, ağdaki RNG düğümlerinin mevcudiyetine bağlı olacaktır.

Eşik BLS İmzası: uygulanabilir bir çözüm mü?

Eşik BLS (Boneh Lyn Shacham) imzası, herhangi bir merkezi olmayan ağ için ezber bozan bir kriptografik dijital imza şemasıdır. Bu dijital imza şeması, TRN üreticilerine güvenmeden rastgelelik üretebilir, ayrıca popüler ECDSA gibi diğer algoritmalarla olumlu şekilde karşılaştırır.

BLS eşik imzalarının daha hızlı ve ölçeklenebilir olduğu düşünülür, bu nedenle Ethereum 2.0 geliştiricilerinin ağın birincil imza şeması olarak BLS12-381 standardına geçme hareketi. Bir BLS eşik imza standardının uygulanması, BLS tabanlı uygulamaların Ethereum üzerinde çalışmasını sağlayacaktır.

Dahası, BLS imzalarının eşik versiyonu, merkezi olmayan sistemlerde sağlamdır ve merkezi olmayan bir ağdaki grup düğümlerinin en fazla yarısının rastgelelik oluşturmaktan sorumlu olmasına izin verir. Bu, yeterli sayıda katılımcı düğüme olanak tanır ve böylece ağ güvenliğinin yanı sıra RNG düğümlerinin tutarlı bir şekilde kullanılabilirliğini sağlar.

Olası Mevcut çözümler

Eşik BLS imzasının mevcut en iyi uygulamalarından biri ARPA'nın RNG mimarisidir. Herhangi birinin merkezi olmayan bir ağ üzerinde bir RNG hesaplama düğümü çalıştırmasına izin vermekle kalmaz, aynı zamanda bir ağdaki kötü niyetli çoğunluk koşullarında bile doğrulanabilir hesaplama sağlamak için ekstra yol kat eder. Sonuçları iyileştirmek için zaman içinde öğrenme yeteneğine sahip olduğundan, protokollerin güvenilir, dinamik ve merkezi olmayan bir Rastgele Sayı Üreticisinin gerekli üç özelliğini de karşılaması gerekir.

Gibi görmek ne? Güncellemeler için abone olun.

Kaynak: https://cryptoslate.com/yielding-randomness-on-blockchains-the-need-for-trustless-decentralized-digital-randomness/