小科普：真隨機數和偽隨機數_AND

比特幣用戶很喜歡討論“非對稱加密”、“橢圓曲線”、“量子計算機”這類高深莫測的話題，然后再以一種非常莫名其妙的方式把幣弄丟，比如說：“隨機”。

歷史上多起各品牌的錢包用戶丟幣事件，都是因為隨機函數存在問題。

隨機很重要，對于比特幣這種密碼學電子貨幣來說，尤其重要。可惜社區內對于隨機的討論并不多，導致很多人缺乏正確的認識，因此，我們今天就和大家聊聊隨機。

紐約梅隆銀行高管將擔任美CFTC數字資產小組聯合主席:金色財經報道，根據周五發布的一份公告，美國商品期貨交易委員會(CFTC）宣布，任命紐約梅隆銀行數字資產全球主管Caroline Butler、富蘭克林鄧普頓(Franklin Templeton)高級副總裁兼數字和行業咨詢服務主管Sandy Kaul擔任數字資產市場小組委員會的聯合主席。Butler在一份聲明中評論道：“紐約梅隆銀行致力于在塑造金融未來方面發揮領導作用，以改善我們的客戶和更廣泛的生態系統。”數字資產小組委員會的其他成員包括來自Coinfund、Crypto.com和Uniswap等加密貨幣公司的高管，華爾街的代表還有來自資產管理公司貝萊德、交易公司DRW和高盛的成員。[2023/7/1 22:11:46]

說到隨機，有兩個必須要搞清楚的概念：“真隨機數生成器”（TRNG）和偽隨機數生成器（PRNG）。

數據：上周比特幣日均費用總額達到1780萬美元/天:金色財經報道，據區塊鏈分析公司Glassnode披露數據顯示，隨著比特幣的mempool的網絡交易擁堵達到白熱化狀態，交易費用壓力急劇增大，在歷史上只有5次每個區塊支付的平均費用超過了區塊獎勵。隨著對比特幣區塊空間需求的迅速增加，每天支付的美元費用總額幾乎創下了歷史新高，最高達到1780萬美元/天。此外發送普通比特幣交易的成本也達到了極高水平，包含一筆交易的區塊所需的費用中位數和平均值分別達到了20.17美元和30.80美元，礦工收入中與費用相關的部分占比達到了11.5%，與2017年和2021年牛市時期的高位水平相符。[2023/5/23 15:20:10]

大部分計算機程序和語言中的隨機函數，都是偽隨機數生成器，它們都是由確定的算法，通過一個“種子”（比如“時間”），來產生“看起來隨機”的結果。

報告：盡管加密貨幣低迷，Web3開發仍然強勁:金色財經報道，數據風險投資公司Telstra Ventures發布了一份新報告，這份題為“區塊鏈開源開發者對 Web3 社區的信號強度”的報告審查了以太坊、比特幣和 Solana 區塊鏈上的開發者活動。以太坊的貢獻者社區的復合年增長率接近 25%，Solana 的復合年增長率為 173%，比特幣的復合年增長率為 17%。Telstra Ventures 報告指出，風險投資者和企業投資者支持了三個區塊鏈中 10 個最活躍的項目中的 7 個。上個月，Crunchbase 的數據顯示，雖然風險投資對加密公司的投資同比下降了 26%，但小型交易的數量卻有所增加。（coindesk）[2022/8/3 2:56:47]

毫無疑問，任何人只要知道算法和種子，或者之前已經產生了的隨機數，都可能獲得接下來隨機數序列的信息。因為它們的可預測性，在密碼學上并不安全，所以我們稱其為“偽隨機”。這種隨機數，用來讓游戲里的小人跑跑路沒多大問題，如果用來生成比特幣私鑰，那可就太不安全了。

再說說真隨機數生成器，中文維基中，將“硬件隨機數生成器”（HRNG）等同于真隨機數生成器，這其實并不十分準確，嚴格意義上的真隨機可能僅存在于量子力學之中，我們當前所想要的（或者所能要的），并不是這種隨機。

我們其實想要一種不可預測的、統計意義上的、密碼學安全的隨機數，只要能做到這一點的隨機數生成器，都可以稱其為真隨機數生成器。這種真隨機，并不一定非得是特殊設計的硬件，Linux操作系統內核中的隨機數生成器（/dev/random），維護了一個熵池（搜集硬件噪聲，如：鍵盤、鼠標操作、網絡信號強度變化等），使得它能夠提供最大可能的隨機數據熵，因此同樣是高品質的真隨機數生成器。

不過/dev/random是阻塞的，也就是說，如果熵池空了，對于/dev/random的讀操作將被掛起，直到收集到足夠的環境噪聲為止。

因此，在開發程序時，我們應使用/dev/urandom，作為/dev/random的一個副本，它不會阻塞，但其輸出的熵可能會小于/dev/random。

好了，在說了這么多之后，在我們開發比特幣應用時，應該使用何種隨機數生成器來生成私鑰呢？

答案很簡單：urandom。永遠只用urandom。

不要使用任何第三方的隨機數解決方案，哪怕是一些高級的安全庫，所提供的聲稱“非常安全”的隨機函數。因為它們都是用戶態的密碼學隨機數生成器，而urandom是內核態的隨機數生成器，內核有權訪問裸設備的熵，內核可以確保，不在應用程序間，共享相同的狀態。

歷史上，無數次隨機數失敗案例，大多出現在用戶態的隨機數生成器，而且，用戶態的隨機數生成器幾乎總是要依賴于，內核態的隨機數生成器（如果不依賴，那風險則更大），除了沒準兒能簡化您的某些開發工作，絲毫看不出任何額外的好處，反而增加了因引入第三方代碼，所可能導致的潛在安全風險。

因此，開發者在需要密碼學安全的隨機數時，應使用urandom。

最后，

有小朋友問，你們的BITHD硬件錢包生成的是真隨機數嗎？

這里回答一下：當然是啦～

BITHD的芯片是有硬件隨機數發生器的，它會通過獲取物理噪聲源來生成真隨機數，這個是不可預測，不可探測的，是真正的隨機源。

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