CN107392770A - 一种基于区块链的随机数产生方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于区块链的随机数产生方法和系统。其中，该方法包括：在区块链网络中选择任一区块链；将所选区块链中的任一未封装区块作为目标区块；当所述目标区块在所述区块链网络中生成后，提取所述目标区块中的哈希值和交易数据；将所述交易数据和哈希值进行拼接以得出随机数。通过本发明的方法和系统，所产生的随机数是不可预测、不可更改的真随机数。
Description
技术领域
本发明涉及随机数发生器技术领域，特别涉及一种基于区块链的随机数产生方法及系统。
背景技术
真正的随机数是使用物理现象产生的：比如掷钱币、骰子、转轮、使用电子元件的噪音、核裂变等等，这样的随机数发生器叫做物理性随机数发生器，它们的缺点是技术要求比较高。在实际应用中往往使用伪随机数就足够了。这些数列是“似乎”随机的数，实际上它们是通过一个固定的、可以重复的计算方法产生的。计算机或计算器产生的随机数有很长的周期性。它们不真正地随机，因为它们实际上是可以计算出来的，但是它们具有类似于随机数的统计特征，这样的发生器叫做伪随机数发生器。
伪随机数产生的方法通过伪随机数发生器实现。伪随机数产生器中最基础的思想是均匀分布。一般来说，主流的编程语言中使用的随机数函数基本采用这种均匀分布思想，而其中最常用的算法就是"线性同余法"。
线性同余法基于如下线性同余方程组
ax+by＝m
用于产生均匀型伪随机数的线性同余产生器(与上面的方程符号没有对应关系)
xn＝(axn-1+b)mod(m)
其中，a为"乘数"，b为"增量"，m为"模数",x0为"种子数"。
如果产生的是区间实在(0,1)之间的，则只需要每个数都除以m即可，即取
ζn＝xn/m
在实现本发明的过程中，发明人发现至少存在如下问题：
随机数发生器产生的伪随机数是按照一定算法模拟产生的，其结果是确定的，是可见的，这个可预见的结果其出现的概率是100％。
随机数发生器基于各种函数实现，因此人为因素对随机数发生器有着非常大的影响，操作者对函数进行更改就可以达到修改随机数产生结果的目的，在一些需要用到随机数的场景中这种人为的影响有很大的不公平性和风险性。
发明内容
本发明的目的是，通过在区块链中预定一个未产生的区块为目标区块，当目标区块生成后，提取目标区块中的信息，利用提取出的信息通过预设的哈希函数输出一个符合预定固定长度的输出结果，这个输出结果就是随机数。
根据本发明实施例的一个方面，一种基于区块链的随机数产生方法，包括：在区块链网络中选择任一区块链；将所选区块链中的任一未封装区块作为目标区块；当所述目标区块在所述区块链网络中生成后，提取所述目标区块中的哈希值和交易数据；将所述交易数据和哈希值进行拼接以得出随机数。
进一步，在所述得出随机数的步骤之后，还包括：将所述随机数通过哈希运算得到预定长度的商用随机数。
进一步，提取所述目标区块中的哈希值和至少部分交易数据的步骤包括：提取所述目标区块中的完整哈希值；按照预设长度，提取所述目标区块中交易数据的任意部分，得到至少部分交易数据。
进一步，按照预设长度，提取所述目标区块中交易数据的任意部分的步骤包括：按照预设长度，提取所述目标区块中交易数据的数字部分。
进一步，将所选区块链中的任一未封装区块生成为目标区块的步骤包括：以当前时间对应的区块为起点，设定从当前时间对应的区块起第k个区块为目标区块，k为大于0的整数。
根据本发明实施例的另一个方面，一种基于区块链的随机数产生系统，包括：区块链选择模块，用于在区块链网络中选择任一区块链；目标区块确定模块，用于将所选区块链中的任一未封装区块作为目标区块；提取模块，用于当所述目标区块在所述区块链网络中生成后，提取所述目标区块中的哈希值和交易数据；拼接模块，用于将所述交易数据和哈希值进行拼接以得出随机数。
进一步，该随机数产生系统，还包括：哈希运算模块，用于将所述随机数通过哈希运算得到预定长度的商用随机数。
进一步，提取模块包括：哈希值提取单元，用于提取所述目标区块中的完整哈希值；交易数据提取单元，用于按照预设长度，提取所述目标区块中交易数据的任意部分，得到至少部分交易数据。
进一步，所述交易数据提取单元包括：交易数据提取子单元，用于按照预设长度，提取所述目标区块中交易数据的数字部分。
进一步，目标区块确定模块包括：目标区块确定单元，用于以当前时间对应的区块为起点，设定从当前时间对应的区块起第k个区块为目标区块，k为大于0的整数。
本发明实施例的有益效果在于，因为采用通过在区块链中预选一个未产生的区块作为目标区块，当目标区块生成后，提取目标区块中的哈希值和交易数据，利用提取出的哈希值和交易数据拼接输出一个随机数，克服了现有的随机数发生器产生的伪随机数是按照一定算法模拟产生的，其结果是确定的，是可见的，这个可预见的结果其出现的概率是100％的技术问题。同时，随机数发生器产生的随机数是真正随机的且不可更改的技术效果。
附图说明
图1是本发明第一实施例提供的第一随机数产生的流程图；
图2是本发明提供的区块结构示意图；
图3是本发明第二实施例提供的商用随机数产生的流程图；
图4是本发明第三实施例提供的随机数产生的流程图；
图5是本发明第四实施例提供的随机数产生的流程图；
图6是本发明第五实施例提供的随机数产生系统的结构示意图；
图7是本发明第六实施例提供的随机数产生系统的结构示意图；
图8是本发明第七实施例提供的随机数产生系统的结构示意图；
图9是本发明第八实施例提供的随机数产生系统的结构示意图；
图10是本发明第九实施例提供的随机数产生系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
请参照图1，图1是本发明第一实施例提供的第一随机数产生的流程图。
如图1所示，一种基于区块链的随机数产生方法，包括如下步骤：
S1，在区块链网络中选择任一区块链；
具体地，区块链网络中包含多条区块链，因此，在区块链网络中选择任意一条区块链都可以用于产生随机数。可选地，可以是选择最长的区块链，但本发明不以此为限，也可以是选择其他非最长的区块链。
S2，将所选区块链中的任一未封装区块作为目标区块；
其中，区块链中的每一区块都包含有一个时间戳信息，代表当前区块的生成时间，由于在新的区块产生的过程中，区块记录的是前一个区块产生之后到新的区快产生之前这段时间内区块链网络中进行的所有交易数据，因此，任一未封装区块是指针对区块链上最新生成的区块之后，还未生成的某一个区块。这个还未生成的区块可以是即将生成的下一个区块，也可以是下下一个，还可以是下下一个区块之后的任一个区块，总之，凡是将来要生成的区块都可以作为本发明的未封装区块。本发明之所以选择未封装区块作为目标区块来用于产生随机数，是因为未封装区块中包含的数据有不可预测性并且不可人为更改，因此基于区块链中未封装区块的数据产生的随机数没有规律，不可预测，是真正的随机数。而如果采用已有的区块提取信息生成随机数，则有可能被预测或预先被植入有害信息。
S3，当目标区块在区块链网络中生成后，提取目标区块中的哈希值和交易数据；
在前述步骤S2已经选择将未来要生成的某一个区块作为目标区块后，由于区块链中的每个区块是针对一段时间内的交易数据进行计算，因此，该目标区块实际上还未真正生成并链接在区块链上，从当前最新生成的区块开始，还需要等待一段时间，目标区块才能生成并链接在区块链上。
在这里，首先介绍一下区块的结构，如图2所示，区块由上下两部分构成，下半部分的Dk1Dk2Dk3Dk4…Dkn代表第k个区块中记录的交易数据，包括当前区块的交易数量以及经过验证的区块创建过程中生成的所有交易记录；H(k)代表第k个区块中的哈希值，这个哈希值与前一区块的数据有关；上半部分左边的T(k)代表版本号等其他信息。
当目标区块生成并链接在区块链之后，就可以从该预先选定的目标区块中提取交易数据和哈希值。
对于哈希值而言，由于每个区块的哈希值是由上一个区块的哈希值决定，因此要改变一个区块的内容则需要改变所有的从该块衍生下去的子孙区块内容，这个工作量证明机制证明其交易数据的不可更改性，所以哈希值实际上包含了本区块链之前所有区块的历史交易痕迹，体现了交易历史，该交易痕迹是不可更改或伪造的，因此，可以通过提取区块中的哈希值来实现防止随机数被伪造的可能性。
对于交易数据而言，交易数据体现区块当前的特征或交易数据；如果只提取交易数据，有很大可能性与前面的交易数据相同或重复，所以必须结合体现历史信息的哈希值，通过本区块的交易数据和哈希值计算输出的随机数具有真正的不可预测性，实现真正的随机数产生，能够避免仅通过交易数据产生随机数出现重复信息的情况。
具体地，在提取交易数据时，是提取交易数据中的数字部分，不提取非数字部分。提取到的交易数据和哈希值全部体现为十进制数值，没有字符等其他数据类型。
S4，将交易数据和哈希值进行拼接以得出随机数。
其中，在拼接时，可以是交易数据+哈希值进行拼接，也可以是哈希值+交易数据进行拼接，还可以是提取交易数据和哈希值中的所有数字然后进行排序，以将排序后的数字作为拼接结果，也可以是使用随机的方式将交易数据和哈希值中的数字进行随机拼接。例如：随机选取交易数据中的一个数字，再随机选取哈希值中的一个数字，以此类推完成拼接。
本发明实施例通过哈希值和交易数据来产生随机数，由于在新的数据区块产生的过程中，区块体记录的是前一个数据区块产生之后到新的数据区快产生之前这段时间内区块链网络中进行的所有交易数据，这些信息是由庞大的用户群体产生的，很难被单个人为操控，而且每个区块的区块头中存储的哈希值是来源于上一个数据区块。因此通过本区块的交易数据和哈希值计算输出的随机数具有真正的不可预测性，实现真正的随机数产生。另外，在区块链网络中，交易数据一旦被记录在区块链中，则任何人无法对此交易数据做任何修改。这一特性是由区块链所采用的工作量证明机制和每一块都包含上一块块头信息的机制决定的。具体来讲，每一个新生的块，唯一标识它的哈希码与上一块的哈希码相关，这样的话，要想改变一个块中的内容，就必须要改变所有的从该块衍生下去的子孙区块的内容。从计算能力上来讲，可能性很小。由于区块链产生的信息是不可更改的，因此当按照本发明所提出的随机数产生方法产生随机数时，就不会有人为因素对随机数的产生进行更改，实现完全的随机。
请参照图3，图3是本发明第二实施例提供的商用随机数产生的流程图。
如图3所示，本发明实施例二不仅包括实施例一的所有步骤，还包括如下步骤：
S5，将随机数通过哈希运算得到预定长度的商用随机数。
具体地，哈希运算是通过哈希函数来计算的，哈希函数采用现有技术中的任一哈希函数，只要该哈希函数能够实现在对哈希值和交易数据进行拼接得到预定长度的商用随机数即可。其中，当根据实际需要对随机数的固定长度有要求，则通过编程调控哈希函数，预设一个可以调控随机数长度的哈希函数，使得第一随机数经过预设的哈希函数得出更加安全且长度固定的商用随机数。
其中，由于任意哈希函数都有压缩映射和多个自变量对应一个应变量的特点，使得经过哈希函数运算的数据不可逆且保证数据有效性，实现了防止逆向工程的效果，所以第一随机数经过任意哈希函数的运算得出的商用随机数更加安全有效。
本发明实施例二控制随机数的长度是为了商用目的，因此需要进行一次哈希运算，得出固定长度的随机数。
请参照图4，图4是本发明第三实施例提供的步骤S3的子步骤的流程图。
如图4所示，本发明实施例三不仅包括实施例一的所有步骤，还包括如下步骤S31-S32：
S31，提取目标区块中的完整哈希值；
具体地，哈希值是提取的目标区块中的完整哈希值，而非部分哈希值。
S32，按照预设长度，提取目标区块中交易数据的任意部分，得到至少部分交易数据。
在提取交易数据时，可以是提取交易数据中的部分交易数据，这样做是因为交易数据本身就很长，在生成随机数时，只需要部分交易数据就可以，提取的交易数据的长度可以由哈希值长度和待生成随机数的长度共同决定。
请参照图5，图5是本发明第四实施例提供的步骤S3的一种实施方式的流程图。
如图5所示，本发明实施例四不仅包括实施例一的所有步骤，还包括如下步骤S41：
S41，以当前时间对应的区块为起点，设定从当前时间对应的区块起第k个区块为目标区块，k为大于0的整数。
具体地，可以是通过预先设定从当前时间对应的区块开始未来要形成的第k个区块作为目标区块。
其中，由于区块链生成的时序性，区块链中的区块会随着时间不断生成，从当前时刻起，预先选定在当前时序下该区块链上第n个还未生成的区块为未生成目标区块，提前选定的未生成目标区块中的交易数据具有不可预知性。
所述第n个未生成目标区块生成已生成目标区块；
具体的，区块链上的区块是随时间不断生成的，预定的未生成的第n个区块随着时间增长最终会生成出来，变为已生成目标区块。
请参照图6，图6是本发明第五实施例提供的一种基于区块链的随机数产生系统的结构示意图。
如图6所示，一种基于区块链的随机数产生系统，包括：
区块链选择模块10，用于在区块链网络中选择任一区块链；
目标区块确定模块11，用于将所选区块链中的任一未封装区块作为目标区块；
提取模块12，用于当所述目标区块在所述区块链网络中生成后，提取所述目标区块中的哈希值和交易数据；
拼接模块13，用于将所述交易数据和哈希值进行拼接以得出随机数。
请参照图7，图7是本发明第六实施例提供的一种基于区块链的随机数产生系统的结构示意图。
如图7所示，一种基于区块链的随机数产生系统，还包括：
哈希运算模块14，用于将所述随机数通过哈希运算得到预定长度的商用随机数。
请参照图8，图8是本发明第七实施例提供的一种基于区块链的随机数产生系统的结构示意图。
如图8所示，提取模块12包括：
哈希值提取单元120，用于提取所述目标区块中的完整哈希值；
交易数据提取单元121，用于按照预设长度，提取所述目标区块中交易数据的任意部分，得到至少部分交易数据。
请参照图9，图9是本发明第八实施例提供的一种基于区块链的随机数产生系统的结构示意图。
如图9所示，交易数据提取单元121包括：
交易数据提取子单元1210，用于按照预设长度，提取所述目标区块中交易数据的数字部分。
请参照图10，图10是本发明第九实施例提供的一种基于区块链的随机数产生系统的结构示意图。
如图10所示，目标区块确定模块11包括：
目标区块确定单元110，用于以当前时间对应的区块为起点，设定从当前时间对应的区块起第k个区块为目标区块，k为大于0的整数。
需要说明的是，本发明一种基于区块链的随机数产生系统是与涉及计算机程序流程的一种基于区块链的随机数产生方法一一对应的装置/系统，由于在前已经对一种基于区块链的随机数产生方法的步骤流程进行了详细描述，在此不再对一种基于区块链的随机数产生系统的实施过程进行赘述。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
Claims (10)
1.一种基于区块链的随机数产生方法，包括：
在区块链网络中选择任一区块链；
将所选区块链中的任一未封装区块作为目标区块；
当所述目标区块在所述区块链网络中生成后，提取所述目标区块中的哈希值和交易数据；
将所述交易数据和哈希值进行拼接以得出随机数。
2.根据权利要求1所述的随机数产生方法，其特征在于，在所述得出随机数的步骤之后，还包括：
将所述随机数通过哈希运算得到预定长度的商用随机数。
3.根据权利要求1所述的随机数产生方法，其特征在于，所述提取所述目标区块中的哈希值和至少部分交易数据的步骤包括：
提取所述目标区块中的完整哈希值；
按照预设长度，提取所述目标区块中交易数据的任意部分，得到至少部分交易数据。
4.根据权利要求1或3所述的随机数产生方法，其特征在于，按照预设长度，提取所述目标区块中交易数据的任意部分的步骤包括：
按照预设长度，提取所述目标区块中交易数据的数字部分。
5.根据权利要求4所述的随机数产生方法，其特征在于，将所选区块链中的任一未封装区块生成为目标区块的步骤包括：
以当前时间对应的区块为起点，设定从当前时间对应的区块起第k个区块为目标区块，k为大于0的整数。
6.一种基于区块链的随机数产生系统，其特征在于，包括：
区块链选择模块(10)，用于在区块链网络中选择任一区块链；
目标区块确定模块(11)，用于将所选区块链中的任一未封装区块作为目标区块；
提取模块(12)，用于当所述目标区块在所述区块链网络中生成后，提取所述目标区块中的哈希值和交易数据；
拼接模块(13)，用于将所述交易数据和哈希值进行拼接以得出随机数。
7.根据权利要求6所述的随机数产生系统，其特征在于，还包括：
哈希运算模块(14)，用于将所述随机数通过哈希运算得到预定长度的商用随机数。
8.根据权利要求6所述的随机数产生系统，其特征在于，所述提取模块(13)包括：
哈希值提取单元(130)，用于提取所述目标区块中的完整哈希值；
交易数据提取单元(131)，用于按照预设长度，提取所述目标区块中交易数据的任意部分，得到至少部分交易数据。
9.根据权利要求8所述的随机数产生系统，其特征在于，所述交易数据提取单元(131)包括：
交易数据提取子单元(1310)，用于按照预设长度，提取所述目标区块中交易数据的数字部分。
10.根据权利要求9所述的随机数产生系统，其特征在于，所述目标区块确定模块(11)包括：
目标区块确定单元(110)，用于以当前时间对应的区块为起点，设定从当前时间对应的区块起第k个区块为目标区块，k为大于0的整数。
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