Randomness
普遍可驗證的隨機信標
我正在開發一個網路，其中可能有許多節點（原則上是數十億？）應該能夠就隨機數達成一致。我真的更願意避免 $ O(N^2) $ 每個人都以某種隨機性做出貢獻，然後將所有內容混在一起的程序。所以我正在尋找一個隨機信標。
我也希望避免從生成的隨機信標 $ O(N^2) $ 來源，例如比特幣。所以我想知道：是否有一個隨機信標是：
- 不可預料的
- 普遍可驗證
- 不可能試點（即，任何組織，無論多麼強大，都無法改變其價值觀或預測它們）
我並不真正關心它的比特率（如果它每小時只產生幾個隨機比特，那就這樣吧）。
以下是我想到的一些解決方案（但它們似乎不太可行）：
- 太陽耀斑：它們的發生是隨機的，它們會干擾 VLF 通信。但是它們的時間並沒有那麼狹隘，而且它們的出現確實很少見，大約每週一次。這也要求每個人都有天線。也許攻擊者可能會干擾 VLF 發射器。
- 閃電：它們的打擊頻率更高，但距離閃電僅幾千公里就可以檢測到它們的信號（也可以使用 VLF 天線）。所以它不會是全球性的。
- 地震：到處都可以檢測到，但同樣，沒有如此精確的時間定義，並且需要非常複雜的儀器。
- 隨機信標衛星：我們可以在軌道上發送一個立方體衛星來生成隨機數並將它們廣播到地球。我可以添加接近感測器或加速度計，這樣任何方法都會導致通信終止，以防止篡改。這也很棒，因為我只需要一個接收站，然後可以通過網際網路廣播這些數字。但也許一個有足夠動力的組織可以找到一種方法……我不知道，篡改它以改變它的行為？甚至在太空中？
- 與上面相同，但有一個隱藏的驗證器，它知道衛星種子並能夠檢查數字是否正確，並且始終保持沉默且無法檢測到。但是，我該如何隱藏它呢？沒有一個可以被折磨的人或其他什麼並透露其位置的人？這也不會保護衛星免受其種子的複制。我將如何進行隱藏驗證器的維護？
- 一種可能也有效的方法：VLF 接收器調諧到多個核動力的加密岸對潛艇傳輸上。傳輸基本上可以在世界任何地方接收，但是被加密我想它們可以用作一個更體面的隨機源？顯然，一個核大國可以向其潛艇發送胡言亂語以使其信標非隨機，但如果我使用多個來源，那麼多個核大國應該同意同時干擾自己與核潛艇的通信……同時也讓每個其他核電都知道，應該協調！不太可能。這行得通嗎？但是（嘆氣）它要求每個人都有一個 VLF 天線。
這是我停下來的地方。還有更明智的解決方案嗎？
對此沒有明智的解決方案。這是不可能的，即使這不是一個假設的問題。它不能完成主要有兩個原因：-
- 您不能讓節點測量任何模擬量。模擬測量雜訊將控制讀數的準確性。再加上典型的基於散列的隨機提取器，雪崩效應將保證每個節點都會生成不同的隨機數。
- 所以你只剩下數字熵採集了。彩票結果很好，但沒有多少人可以獲得幾位/小時（也許只是 - 你必須做數學）。這是為百萬美元橢圓曲線完成的。可以從通過適當的 API 獲取的國際市場資訊中獲得大量的數字隨機性。不過，這將逐漸失敗。Spotty 開發人員將每 18 個月更改一次訪問 API。節點將逐漸失去對數字熵的訪問。這種源的逐漸退化將影響節點，無論它們使用什麼源。API 降級問題也會影響彩票技術。和。您無法更新節點，因為這會將它們置於單一控制之下，從而破壞您的初始前提。
唯一的解決方案（打破許多要求）是使用分發網路發送隨機性，例如NIST Randomness Beacon。但它必須在國際/聯合國的控制和檢查之下，並且在美國的管轄範圍之外。它不能是 NIST 本身，因為它是政府的政治控制部門（美國商務部）。或者使用新的市場准入 API 更新節點也是如此。如果節點是基於開放硬體/開源且未密封的，那麼黑客/科學家和記者就有可能驗證它們的執行是否正確。但這將允許預測隨機數，因為熵和算法是已知的。
考慮到這一點並考慮到 Paul Uszak 的非常有用（儘管可能是悲觀的）評論，為此要考慮的一個想法是使用隨機波動的**具有高度公共利益的自然現象的測量值，這些測量值由多個獨立的團體定期發布，這些團體有強烈的動機來提供準確的測量。
這個選擇的關鍵思想是：
- 通過使用已發布的數據，我們避免了 Paul 提到的模擬測量問題。所有節點都觀察到完全相同的值。
- 如果出版商有強烈的動機去公佈準確的數值，那就限制了他們操縱數字的餘地。也許他們可以搞亂不太重要的數字，但如果他們搞亂了最重要的數字，他們就會損害他們的使命。
- 如果被測量本身隨機波動，那些最重要的數字可能會提供有用的熵。
- 如果許多獨立方正在測量同一事物，則適當子集影響結果的能力會降低。
- 如果公共利益足夠大和足夠重要，數據將被收集和發布很長時間，格式的改變只會緩慢而保守地採用。
我能想到的一類來源是時間和頻率標準數據。例如：
- 來自國際計量局的時鐘比較數據。 這些是世界各地幾十個實驗室的原子鐘比較的結果。這些時鐘都受到隨機頻率不穩定性的影響。
- 國際地球自轉服務發布的天文數據。這些都受到地球自轉速度的隨機波動和其他現象的影響。
- 發布了有關 GPS 衛星星座和其他導航衛星性能的數據。
正如您可以想像的那樣，所有這些對於許多導航、科學和工程應用都至關重要。