La importancia de la aleatoriedad en la era de Internet

David Dias es ingeniero de investigación en Protocol Labs. Se especializa en redes peer-to-peer y sistemas distribuidos.

Electricidad, agua, GAS : estos son solo algunos de los servicios públicos que usamos a diario, ya sea para cocinar por la mañana, calentar nuestros hogares durante el día o cargar computadoras por la noche. Pero ¿qué pasa con los números aleatorios? ¿Necesitamos una fuente pública de aleatoriedad, igual que necesitamos fuentes públicas de electricidad y agua?

Quizás nunca hayas imaginado esta necesidad, pero la aleatoriedad implica mucho más de lo que crees. Aunque los números aleatorios no parezcan un bien público, en realidad dependemos de ella para una gran cantidad de cosas socialmente útiles.

La buena aleatoriedad, definida por tener alta entropía, se utiliza en elciberseguridad de nuestros dispositivos inteligentes,juegos de azar en línea ycriptografíaPreviene ataques informáticos, protege sus claves privadas y es fundamental para el funcionamiento de internet. También tiene aplicaciones en sistemas electorales, ya que protege el proceso de auditoría.

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La integridad electoral depende de una auditoría justa, eficaz y fiable, y solo la aleatoriedad ha demostrado eliminar el sesgo en este proceso, propenso a errores Human . El uso de aleatoriedad de alta entropía en la selección de papeletas y distritos para auditar garantiza que cada auditoría sea imparcial e impredecible ante ataques informáticos.

Si la aleatoriedad que utilizan los auditores es de baja entropía o predecible, entonces las auditorías electorales serán vulnerables a la manipulación y al engaño.

La misma lógica básica se aplica a todos los demás casos de uso de la aleatoriedad, como la selección del jurado y el muestreo estadístico. Sin embargo, el hecho de que la aleatoriedad sea necesaria para diversas funciones Civic y privadas no significa que deba ser proporcionada por actores centralizados, como el Estado.

En la actualidad, es difícil obtener y ofrecer verdadera aleatoriedad.

De hecho, la aleatoriedad proviene únicamente dealgoritmos Es, en sentido estricto, imposible. Esto se debe a que todo algoritmo de software es funcionalmente determinista, diseñado para Síguenos las reglas de su programación y producir resultados aparentemente aleatorios, pero en última instancia predecibles. Como resultado, la mayoría de los generadores de números aleatorios dependen de la introducción de información proveniente de fuentes externas de entropía, como pequeños cambios en el movimiento del ratón o la sincronización de las pulsaciones de teclas.

Si bien los números aleatorios pueden no parecer un bien público, en realidad dependemos de la aleatoriedad para una serie de cosas socialmente útiles.

Si bien las fuentes externas de entropía aumentan la calidad de la aleatoriedad de salida, no garantizan la resistencia al sesgo. Incluso los mejores generadores de números aleatorios siguen siendo vulnerables a la manipulación.

En ONEcaso de alto perfil de sesgo de aleatoriedadUn especialista en informática fue capaz de escribir un código malicioso que sesgó la salida aleatoria de numerosos sistemas de lotería estatales y le permitió manipular la lotería a su favor.

Cuando está en juego dinero o ciberseguridad crucial, claramente no basta con la aleatoriedad; las fuentes de aleatoriedad deben ser seguras y resistentes a sesgos. Es más, para que la aleatoriedad funcione como un servicio público, también necesitamos que sus fuentes sean verificables públicamente para que cualquiera pueda comprobar si los números que generan son realmente aleatorios.

Durante años, los informáticos han propuesto diferentes soluciones al problema de cómo generar aleatoriedad a gran escala, fiable, resistente a sesgos y públicamente verificable. Diversos proyectos, comoLa baliza de aleatoriedad del NIST, o elGenerador de UChileson balizas aleatorias públicas respaldadas por sistemas impredecibles y de alta entropía, sin embargo, estas no proporcionan un mecanismo para la verificabilidad pública de la fuente de aleatoriedad.

Sin embargo, ninguno de estos proyectos está descentralizado ni ofrece aleatoriedad públicamente verificable, lo que los hace vulnerables a sesgos internos de las instituciones responsables de generar dicha aleatoriedad. Hasta ahora, una fuente de aleatoriedad de calidad verdaderamente resistente a sesgos, sin confianza y descentralizada solo ha sido posible en nuestra imaginación. Es decir, hasta ahora.

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En julio de 2020, elLiga de la Entropía, un consorcio de diversas organizaciones de todo el mundo, lanzó una importante actualización de su baliza de aleatoriedad distribuida, que ahora funciona como un servicio público de aleatoriedad a nivel de producción. Este protocolo de baliza de aleatoriedad, denominadodrand, proporciona una fuente universalmente accesible de aleatoriedad públicamente verificable, imparcial e impredecible.

Desde un punto de vista técnico, drand se sustenta en una red distribuida de participantes, cada uno operando su propio nodo drand. Dado que el proceso de generación de valores aleatorios se distribuye entre múltiples participantes, no existe un único punto de fallo o sesgo que pueda corromper o comprometer la aleatoriedad de drand. Además, cada nuevo valor aleatorio se puede verificar mediante una clave pública única, generada colectivamente por todos los participantes de la red. Cualquier persona con la clave pública puede verificar la exactitud del mensaje y confirmar la hora de su generación.

Además, la propia Liga de la Entropía implementa un modelo de gobernanza descentralizada y una monitorización activa de la red, lo que mejora la robustez de la red y garantiza que ninguna entidad o agente malicioso pueda comprometerla. Esta resistencia a los sesgos y la seguridad son revolucionarias para internet y para cualquier aplicación que necesite una buena aleatoriedad. Hoy en día, con los rápidos avances en el Internet de las Cosas y el mundo blockchain, la necesidad de aleatoriedad segura es mayor que nunca.

Esto se debe a que muchas cadenas de bloques y dispositivos del Internet de las Cosas dependen de valores aleatorios para funcionar de forma correcta y segura. Filecoin, por ejemplo, utiliza una lotería aleatoria para elegir al líder de cada época y asignar las recompensas de forma justa; el proyecto es el primer usuario en producción de drand. El Internet de las Cosas tiene una gran necesidad de aleatoriedad, al igual que otros ordenadores, pero, al ser simple y tener recursos limitados, la entropía a la que pueden acceder es limitada. Una fuente pública y fiable de aleatoriedad puede ayudar a paliar esta escasez.

Un verdadero bien público sirve al mundo al ser de código abierto, descentralizado y totalmente verificable. Con drand, podemos contribuir a un espacio digital más justo, imparcial y seguro para todo el mundo.