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以太坊智能合约中随机数预测

作者：CQITer小编时间：2018-07-30 21:57

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作为首次币发行（ICO）的平台，以太坊已经获得了极大的普及。但是，它不仅仅用于 ERC20 通证，轮盘，彩票和纸牌游戏都可以使用以太坊区块链实现。与任何区块链实施一样，以太坊是不可逆的，去中心化的，透明公开的。以太坊允许运行图灵完备程序，这些程序通常用 Solidity 编写，使其成为平台创始人所说的“世界超级计算机”。对于计算机赌博来说，所有这些特征都是非常有益的，尤其是用户信用。

以太坊智能合约中随机数预测

而这类应用必不可少的部分就是产生随机数，但是以太坊区块链通过打包区块来实现数据存储，数据需要非常高的确定性，这为编写伪随机数发生器（PRNG）带来了一定的难度。

二、PRNG相关漏洞类型

开发者生成随机数时，一般都会使用伪随机数生成器(pseudo-random number generator)，简称 `PRNG`。而有漏洞的PRNG，一般有四种类型：

1. 使用区块变量作为熵源的 PRNG

2. 基于过往区块的区块哈希的 PRNG

3. 基于过往区块和私有种子(seed)的区块哈希的 PRNG

4. 易被抢占交易(front-running)的 PRNG

下面我们来分别一一详解。

1、使用区块变量作为熵源的 PRNG

（1）. block.coinbase 表示当前区块的矿工地址

（2）. block.difficulty 表示当前区块的挖掘难度

（3）. block.gaslimit 区块内交易的最大限制燃气消耗量

（4）. block.number 表示当前区块高度

（5）. block.timestamp 表示当前区块挖掘时间

以上所有的区块变量都可以被矿工操纵，所以都不能用来做信息熵源。因为这些区块变量在同一区块上是共用的。攻击者通过其恶意合约调用受害者合约，那么此交易打包在同一区块中，其区块变量是一样的。

示例1：< https://etherscan.io/address/0x80ddae5251047d6ceb29765f38fed1c0013004b7>

// 如果 block.number 是偶数，则 won 输出为 true。

bool won = (block.number % 2) == 0;

示例2：< https://etherscan.io/address/0xa11e4ed59dc94e69612f3111942626ed513cb172>

var random = uint(sha3(block.timestamp)) % 2;

示例3：< https://etherscan.io/address/0xcC88937F325d1C6B97da0AFDbb4cA542EFA70870>

address seed1 = contestants[uint(block.coinbase) % totalTickets].addr;

address seed2 = contestants[uint(msg.sender) % totalTickets].addr;

uint seed3 = block.difficulty;

bytes32 randHash = keccak256(seed1, seed2, seed3);

uint winningNumber = uint(randHash) % totalTickets;

address winningAddress = contestants[winningNumber].addr;

示例4 : 使用 block.difficulty

pragma solidity ^0.4.0;

contract random{

function rand() public returns(uint256) {

uint256 random = uint256(keccak256(block.difficulty,now));

return random%10;

}

2、基于过往区块的区块哈希的 PRNG

每一个Ethereum区块链上的区块都有认证的hash值，通过 block.blockhash() 函数可以获取此值。此函数经常被错误地使用。

block.blockhash(block.number) ：基于当前区块的区块哈希

block.blockhash(block.number – 1) ：基于负一区块的区块哈希

block.blockhash() of a block that is at least 256 blocks older than the current one ：比当前区块小256个区块高度的区块哈希。

（1）block.blockhash(block.number)

通过 `block.number` 变量可以获取当前区块区块高度。但是还没执行时，这个“当前区块”是一个未来区块，即只有当一个矿工拾取一个执行合约代码的交易时，这个未来区块才变为当前区块，所以合约才可以可靠地获取此区块的区块哈希。而一些合约曲解了 `block.blockhash(block.number)` 的含义，误认为当前区块的区块哈希在运行过程中是已知的，并将之做为熵源。还有一点就是在以太坊虚拟机中(EVM)，区块哈希恒为 0。

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