面向异步网络的安全分布式随机数通用构造

随机数在密码学和区块链领域扮演着极其重要的角色,如密码学中的安全参数生成、共识机制中的委员会重配置以及电子投票的智能合约应用等.近年来针对不依赖可信第三方的分布式随机数生成技术的研究受到了越来越多的关注,其中基于秘密共享的方案数量最多,但普遍通信复杂度较高,而通信复杂度较低的一些方案通常牺牲了随机数的抗偏置性和不可预测性.另外,现有大多数方案基于同步网络模型,网络假设较强,与现实网络环境不符.本文主要研究基于秘密共享的分布式随机数生成技术,抽象出不同方案的共性并兼容特殊性,以及弱化网络假设和优化通信开销.具体贡献如下:(1)提出了交互的分布式随机数生成通用构造.满足伪随机性、唯一性和鲁棒性安全目标,并使用该通用构造对一个分布式随机数生成方案进行了分析,从而更加证明其通用性;(2)设计了面向异步网络的安全分布式随机数生成方案.将现有方案O(n^(3))和O(f^(2)n^(2))的通信复杂度降为O(fn^(2)),将O(fn^(2))计算复杂度降为O(n^(2));(3)实现了分布式随机数仿真系统.针对不同节点数进行了性能测试,测试结果表明,相同节点数下,本方案比现有异步方案的通信开销更低,性能有所提升.最好情况下本方案比现有异步方案在通信开销方面分别降低了11%和47%.