Как я создал P2P игру в Техасский Холдем: Протокол и шифрование

Стартапы и венчурный капитал

Создание онлайн-покера всегда ассоциировалось с наличием доверенного сервера, который выполняет функции дилера, раздаёт карты, перемешивает колоду и проверяет выигрыши. Однако что происходит, если убрать этот сервер и сделать игру полностью децентрализованной, где игроки не должны доверять друг другу или какой-либо внешней стороне? Как обеспечить честность, безопасность и приватность карт в таком сценарии? Ответ лежит в концепции под названием Mental Poker — разработка криптографического протокола для онлайн-игр в карты без центрального посредника. В основе идеи лежит взаимное шифрование и коллаборативная работа игроков, которые через математические методы шифруют, перемешивают и распределяют колоду так, что никто не может подглядывать и изменять содержимое карт, скрывая их друг от друга до нужного момента. Mental Poker — это не просто игра слов: термин обозначает научно обоснованный набор алгоритмов, при помощи которых коллектив игроков способен шифровать карты и раскладывать их между собой, не раскрывая значения карт излишним лицам. Появившись из исследований в криптографии, Mental Poker идеально подходит для построения P2P приложений, где отсутствует доверенный сервер или рефери.

Каждый игрок становится одновременно и дилером, и получателем карт, при этом никто не способен получить преимущество нечестным путём. Ключевая идея лежит в применении коммутативного шифрования. Такое шифрование отличается тем, что порядок наложения ключей не влияет на результат — то есть два шифрования с различными ключами можно применить последовательно в любом порядке, а тот же порядок позволяет и расшифровывать. Представьте колоду карт как набор конвертов с картами внутри. Каждый игрок последовательно наносит на все конверты свой уникальный защитный «замок» (ключ шифрования) и тщательно перемешивает колоду.

Получается, что каждая карта защищена несколькими «замками», наложенными в разном порядке. Раскрыть карту сможет только игрок, который получит разрешение от всех остальных на снятие своих «замков» — таким образом достигается идеальная приватность. Протокол распределённой шифровки состоит из нескольких важных этапов. Сначала игроки вместе договариваются о стандартной нумерации карт от 0 до 51, соответствующей обычной колоде без джокеров. Один игрок начинается с нанесения первого слоя шифрования на всю колоду и производит её тщательное перемешивание.

После этого колода передаётся следующему игроку, который наносит свой слой и повторно перемешивает карты. В итоге каждая карта оказывается снабжённой несколькими слоями шифрования, и благодаря перемешиванию ни один игрок не может отследить последовательность или содержимое карт. Следующий этап — подготовка колоды для честной раздачи. Игроки поочерёдно снимают свои первичные слои шифрования, при этом добавляя новые индивидуальные шифры на каждую отдельную карту. Это гарантирует, что карты останутся скрытыми даже после частичного удаления «замков».

Поочерёдное снятие и добавление слоёв происходит до тех пор, пока колода не станет готова к раздаче, при этом ни один из участников не сможет определить значений карт, кроме тех, которые получит непосредственно. Одним из главных технических компонентов, который даёт возможность реализовать такой процесс, является криптографическая схема Shamir–Rivest–Adleman (SRA). Это не самый популярный, но уникальный алгоритм шифрования, близкий к RSA, однако обладающий свойством коммутативности. В классическом RSA ключи организованы так, что шифрование и расшифровка идут последовательно и требуют знания открытых и закрытых ключей. SRA же отличается тем, что все параметры, включая модули и ключи, могут быть использованы рамками публично, при этом шифрование каждого игрока является уникальным и независимым, а операции могут применяться в любом порядке без изменения результата.

Такая особенность критична для распределённой системы, где подготовка и защита информации ведутся покомандно без посредников. Математический фундамент SRA состоит в вычислении степеней по модулю большого числа — произведению двух больших простых чисел. Это называется модульной экспоненцией. Вычислительно это легко сделать вперёд, но обратная задача — извлечение корней — чрезвычайно сложна без знания некоторых секретных чисел. Такой принцип создаёт надёжную криптографическую защиту.

Каждый игрок выбирает свой личный секретный ключ и шифрует каждую карту своим ключом. Благодаря коммутативности любой набор шифрований можно применять в любом порядке, а процесс совместной расшифровки требует участия всех игроков одновременно, что исключает возможность обмана. Реализация P2P игры на основе Mental Poker предполагает, что после создания «честной» зашифрованной колоды вся игра происходит локально на компьютерах участников, без доверенного сервера. Когда приходит время сдать карты игрокам, начинаются процессы совместного раскрытия ключей — каждый игрок последовательно предоставляет свои ключи, чтобы снять слой шифрования с отдельных карт, которые принадлежат конкретным игрокам. Например, если нужно открыть карты Аlices, остальные игроки дают доступ к своим ключам, позволяя безопасно декодировать только её карты, при этом никакой информации о картах других игроков не раскрывается.

Важная составляющая практической реализации — это удобство и производительность. Автор проекта разработал открытую библиотеку на TypeScript, которая позволяет создавать и шифровать колоду, выполнять совместную перестановку и обеспечивать многократное коммутативное шифрование. Библиотека поддерживает работу в браузере и ориентирована на высокую скорость реакции, что обеспечивает плавный игровой процесс. Кроме того, игра использует технологию PeerJS и WebRTC для сетевого взаимодействия между игроками в режиме реального времени, что позволяет играть в режиме peer-to-peer без необходимости размещать сервер. Такая архитектура означает, что вся логика честной игры лежит в криптографических алгоритмах, а не в «посреднике», который мог бы манипулировать исходом.

Преимущества построения P2P игры с использованием Mental Poker и SRA очевидны. Во-первых, это гарантия честности — никакой отдельный игрок не может подделать карты или подглядывать чужие карты. Во-вторых, приватность — личные карты каждого игрока известны только ему, остальные видят только зашифрованные данные. В-третьих, отказ от централизованного сервера снижает зависимости и риски технических сбоев или атак на сервер. Разработка P2P покера — это новый уровень интерактивности и доверия в онлайн-играх.

Теперь можно создавать не только покерные игры, но и расширять такой подход на другие многопользовательские игры с приватной информацией, реализовывать протоколы голосования, коллективные торговые площадки и другие решения, где важна справедливость и безопасность взаимодействия без центрального управляющего органа. В целом, построение P2P Texas Hold’em с помощью Mental Poker и коммутативного шифрования SRA — это совершенный пример того, как глубоко изученные математические и криптографические принципы могут решать практические задачи игровой индустрии и не только. Открытые библиотеки и доступ к исходному коду делают возможным масштабирование этой технологии и применение её в самых разных проектах, открывая новые горизонты честных и безопасных взаимодействий в цифровом мире.