Основополагающая концепция доказуемой честности заключается в том, что игроки имеют возможность доказать и подтвердить, что результаты их игр являются честными и не подвергались манипуляциям со стороны сайта. Это достигается за счет использования так называемой схемы обязательства, где случайные результаты игр генерируются на основе набора параметров, часть которых известна игроку перед началом раунда. Схема обязательства используется, чтобы гарантировать, что игрок оказывает влияние на все полученные результаты, вместе с тем параметры подобраны таким образом, чтобы игрок не мог предугадать результат той или иной игры наперед, но всегда мог детерминированным образом подтвердить факт честности данной игры.

В предложенной системе в качестве входных параметров генератора случайных чисел используется следующий набор из четырех параметров

Серверный сид генерируется нашей системой и представляет собой 32 байта, представленные в виде 64-символьной строки. Для режимов, в которых в одном раунде участвует только один игрок, у игрока есть возможность запросить у системы генерацию нового серверного сида, новое значение которого будет сразу же показано. К этим режимам относятся:

• Mines
• Dice
• Overgo
• Tower
• Slot
• Plinko

Для режимов, в которых в одном раунде участвуют несколько игроков, у отдельного игрока нет возможности запросить у системы генерацию нового серверного сида (это вызвано тем, что системе неясно, запрос какого из игроков удовлетворить), однако гарантией честности в данных режимах является тот факт, что серверный сид является постоянным, то есть не меняется от раунда к раунду. В качестве значения серверного сида взят заранее посчитанный хеш определенного bitcoin-блока. Режимы и соответствующие им постоянные серверные сиды приведены ниже:

• Double - блок #500000: blockchain.com/btc/block/500000
• Jackpot - блок #520000: blockchain.com/btc/block/520000
• Crash - блок #540000: blockchain.com/btc/block/540000
• x50 - блок #560000: blockchain.com/btc/block/560000

Клиентский сид принадлежит игроку и используется для того, чтобы игрок имел возможность оказывать влияние на генерируемые числа. Изначально клиентский сид генерируется системой при регистрации на сайте, однако в любой момент у пользователя есть возможность сменить свой клиентский сид (обратите внимание, что, в отличие от серверного сида, есть возможность ввести значение желаемого клиентского сида). Для режимов, в которых в одном раунде участвует только один игрок, в качестве клиентского сида используется пользовательский клиентский сид. Эти режимы приведены ниже:

• Mines
• Dice
• Overgo
• Tower
• Slot
• Plinko

Для режимов, в которых в одном раунде участвуют несколько игроков, в качестве клиентского сида не может использоваться пользовательский клиентский сид (это вызвано тем, что системе неясно, сид какого из игроков использовать), однако гарантией честности в данных режимах является тот факт, что клиентский сид является постоянным, то есть не меняется от раунда к раунду. В качестве значения клиентского сида взят заранее посчитанный хеш определенного bitcoin-блока. Режимы и соответствующие им постоянные клиентские сиды приведены ниже:

• Double - блок #510000: blockchain.com/btc/block/510000
• Jackpot - блок #530000: blockchain.com/btc/block/530000
• Crash - блок #550000: blockchain.com/btc/block/550000
• x50 - блок #570000: blockchain.com/btc/block/570000

Поскольку серверный сид и клиентский сид постоянны и известны пользователю, параметр salt (соль) используется в схеме для того, чтобы получать разные результаты с одной и той же парой client seed + server seed. Соль представляет собой случайные 32 байта, представленные в виде 64-символьной строки. Данный параметр уникален для каждого раунда и недоступен игроку перед началом игры, однако отображается в конце игры (так называемая фаза раскрытия в схеме обязательства).

Генератор случайных чисел, используя в качестве входных параметров server seed, client seed и salt, генерирует случайные 64 байта, представленные в виде 128-символьной строки. Эта строка используется для генерации 8 случайных чисел. Однако некоторые режимы требуют генерации большего количества чисел. Для этого вводится дополнительный параметр cursor, который изначательно равен 0 и увеличивается на единицу каждый раз, когда необходимо сгенерировать очередные 8 чисел в рамках одного раунда. Режимы, которые используют больше одного курсора:

• Mines (3 курсора)
• Tower (5 курсоров)
• Slot (от 1 до 180 курсоров)
• Plinko (от 2 до 200 курсоров)

Режимы, которые используют ровно один курсор:

• Dice
• Double
• x50
• Jackpot
• Crash
• Overgo

Генерация случайных байт на основе входных параметров осуществляется с использованием функций HMAC-SHA512 и SHA256

bytes = HMAC-SHA512(SHA256(server_seed:salt), client_seed:cursor)

Результатом генерации являются случайные 64 байта, которые затем делятся на 8 блоков по 8 байт, и каждый блок используется для генерации случайного числа в диапазоне [0, 1). Алгоритм конвертации блока в число приведен в разделе "Реализация", а также графически демонстрируется при проверке игры.

Батарея тестов Dieharder — это набор статистических тестов для измерения качества генератора случайных чисел. Она состоит из множества тестов (включая набор тестов Diehard и набор тестов NIST Test Suite), которые вместе рассматриваются как один из наиболее строгих существующих наборов тестов. Мы сгенерировали 1 миллиард случайных чисел с помощью вышеприведенного генератора и протестировали этот набор с помощью Dieharder со следующими опциями

dieharder -g 202 -f ./rng_output_test_random_CS -a |& tee -a output_dh_random_CS.txt

Для большей статистической значимости мы запустили тест дважды на разных наборах. Результаты тестирования показывают, что приведенный генератор случайных чисел действительно генерирует несмещенные случайные последовательности, в которых отсутствуют статистически значимые закономерности. Отчеты в виде текстовых файлов доступны по ссылкам:
output_dh_random_CS_1.txt
output_dh_random_CS_2.txt

function seedsToBytes(serverSeed, clientSeed, salt, cursor) {
    // SHA-256 calculation
    const hmacKey = createHash(serverSeed + ":" + salt);
    const hmacMessage = clientSeed + ":" + cursor;
    // HMAC calculation
    return createHmac(hmacKey, hmacMessage);
}

function numbersFromBytes(bytes) {
    for (let t = 0; t < 8; t++) {
        let value = 0;
        let pw = 256;
        for (let i = t * 8; i < t * 8 + 8; i++) {
            value += bytes[i] / pw;
            pw *= 256;
        }
        result.push(value);
    }
    return result;
}

// numbers - index array
function minesShuffling(numbers, minesCount) {
    // Initial array
    let range = [];
    // Resulting array
    let permutation = [];
    for (var i = 0; i <= 24; i++) range.push(i);
    for (var i = 0; i < numbers.length; i++) {
        let index = Math.floor(numbers[i] * range.length);
        permutation.push(range.splice(index, 1)[0]);
    }
    return permutation;
}

// numbers - index array
function minesShuffling(numbers, minesCount) {
    let field = [];
    for (var i = 0; i < 10; i++) {
        // Initial array
        let range = [];
        // Resulting array
        let permutation = [];
        for (var j = 0; j <= 4; j++) range.push(j);
        for (var j = 0; j < 4; j++) {
            permutation.push(range.splice(numbers[i * 4 + j], 1)[0]);
        }
        field.push(permutation);
    }
    return field;
}

// numbers - index array
function slotSpin(numbers) {
    let spin_positions = [];
    for (var i = 0; i < 5; i++) {
        spin_positions.push(Math.floor(numbers[i] * (i == 4 ? 41 : 30)))
    }
    return spin_positions;
}

// numbers - array of n elements in [0..1)
function plinkoBucket(numbers) {
    return numbers.map((number) => Math.floor(number * 2)).reduce((acc, item) => acc + item, 0);
}

// number has interval [0..1)
function diceOutcome(number) {
    return Math.floor(number * 10001) / 100;
}

// number has interval [0..1)
function doubleOutcome(number) {
    return Math.floor(number * 15);
}

// number has interval [0..1)
function jackpotOutcome(number, ticketsCount) {
    return Math.floor(number * ticketsCount) + 1;
}

// number has interval [0..1)
function crashOutcome(number) {
    return max(1, 1000000 / (Math.floor(number * 1000000) + 1) * (1 - 0.05)).toFixed(2);
}

// number has interval [0..1)
function overgoOutcome(number) {
    return max(1, 1000000 / (Math.floor(number * 1000000) + 1) * (1 - 0.03)).toFixed(2);
}

// number has interval [0..1)
function doubleOutcome(number) {
    return Math.floor(number * 54);
}