一文讀懂可驗證隨機函數-ODAILY_HAI

在密碼學中，可驗證隨機函數是一種隨機數生成器，可以通過加密手段來驗證隨機性。可驗證的隨機數對許多區塊鏈應用來說都是不可或缺的要素，因為這類隨機數具有防篡改性和不可預測性，可以用來打造刺激的游戲體驗，鑄造罕見的NFT，并保障公平的結果。

本文將討論什么是可驗證隨機函數，研究隨機數在區塊鏈上的應用，以及智能合約開發者如何利用Chainlink可驗證隨機函數在dApp中獲得安全的隨機數來源。

什么是可驗證隨機函數？

可驗證隨機函數是一種加密函數，基于數據輸入生成偽隨機數并附上一份證明，任何人都可以對其進行驗證。

VRF的數據輸入通常包含一對公鑰和私鑰以及一個seed。公鑰和私鑰是生成的，而seed則是選擇的。將這些數值一起輸入VRF，用私鑰和seed來生成隨機數。然后，VRF會生成一個隨機數以及一份證明。最關鍵的一步是生成證明，因為用戶可以通過證明來驗證函數。而將私鑰保密則可以確保隨機數無法被預測。

數據：4月4日以來狗狗幣前5名巨鯨中的2名減持約14億枚DOGE:金色財經報道，鏈上分析師Lookonchain發推文稱，在馬斯克將推特LOGO從藍鳥改為狗狗（4月4日）再改為藍鳥（4月7日）期間，狗狗幣前5名持有者中的2名巨鯨減持了約14億枚DOGE（約合1.21億美元）。

“DDuX”開頭的巨鯨地址（第5位持有者）減持了11億枚DOGE（約合9520萬美元），“D8ZE”開頭的巨鯨地址（第3位持有者）減持了3億枚DOGE（約合2860萬美元）。[2023/4/7 13:50:05]

可驗證隨機函數的關鍵特質都寫在了它的名字里：

可驗證——任何人都可以驗證VRF生成的隨機數是否有效，只需要查看證明并驗證哈希計算結果是否正確即可。只有持有VRF私鑰的人才能進行哈希運算，而任何持有公鑰的人都可以驗證哈希運算結果。

隨機——對于不知道seed或不持有私鑰的人來說，VRF輸出的結果完全不可預測且概率均勻分布，沒有任何規律可循。VRF輸出的每個結果都擁有同樣的概率，并使用seed和私鑰，以獨特的方式生成隨機數。

函數——VRF使用數學算法來生成隨機數以及證明。VRF將seed隱藏起來，以保障其不可預測性；同時，將隨機數證明公開，以供所有人查看和驗證。

數據：Uniswap v3在BNB Chain部署一周后，交易量突破5000萬美元:金色財經報道，Uniswap v3已在BNB Chain部署一周，目前協議交易量突破5000萬美元，約為5330萬美元。[2023/3/24 13:22:49]

VRF的發展歷史

可驗證隨機函數這個概念是在1999年由知名計算機科學家和數學家SilvioMicali、MichaelRabin以及SalilVadhan在論文中提出的。值得一提的是，SilvioMicali后來創建了Algorand區塊鏈，Algorand在共識機制中也使用了VRF。

之后，VRF技術出現了一系列關鍵突破。2005年，YevgeniyDodis和AleksandrYampolskiy使用了抗碰撞哈希函數實現了更短的證明和密鑰，因此提升了VRF的效率，并推動了這項技術的發展。2015年，DennisHofheinz和TiborJager使用橢圓曲線加密技術開發了可驗證安全性的VRF。2019年，NirBitansky提出了VRF可以用一般原語構造，而不用簡單的代數構造。如今許多VRF方案都建立在這些創新之上。

美國總統：隨著美聯儲采取行動降低通脹，經濟放緩并不奇怪:7月28日消息，美國總統拜登表示，隨著美聯儲采取行動降低通脹，經濟放緩并不奇怪。(金十)[2022/7/28 2:44:05]

2020年，研究者提出了一種使用Lattice加密的VRF方案。這個方案的安全性足以抵御量子計算機發起的攻擊，這意味著VRF將在未來仍是一項重要技術。

VRF的應用場景

大多數RNG都無法生成可以通過加密技術進行驗證的隨機數，因此這類RNG容易受到操縱，導致其應用場景受限。VRF如果能保障隨機數的安全性，就可以解鎖一系列關鍵的用例，其中包括：

網絡安全——使用VRF保障域名系統消息傳輸的安全性。

零知識技術——VRF可以用來打造零知識證明和零知識數據庫。

非交互式抽獎系統——VRF可以為抽獎游戲保障公平、可驗證且高效的結果。

可驗證的交易托管機制——VRF可以支持自動托管服務，保障用戶的匿名性。

區塊鏈和智能合約——VRF已經成為了去中心化協議和應用重要的組成部分。

調查：數據管理和AI自動化工具是金融公司的首要投資對象:金色財經消息，據金融科技公司Broadridge的最新調查研究，投資于技術以更好地優化數據和實現數據管理現代化是金融服務公司的首要任務。該研究是根據最近在2022年5月舉行的SIFMA運營會議上對200名金融服務專業人士進行的調查編制而成的。

多達98%的受訪者公司投資于他們的前臺到后臺工作流程管理，超過四分之一(27%)的受訪者將數據管理工具列為他們公司的優先投資。除了數據管理之外，公司還投資于AI和自動化(23%)、更多的人力資本(13%)、云原生功能(10%)以提高統一性，以及區塊鏈技術(8%)以提高整體效率。

Broadridge資本市場總裁Vijay Mayadas表示：“在當今快速發展的世界中，優化的工作流程至關重要，而良好的干凈數據是關鍵。”[2022/7/21 2:29:00]

區塊鏈中的VRF

包括Algorand、Cardano、InternetComputer和Polkadot在內的許多L1區塊鏈都在共識機制中使用了VRF來隨機選擇出塊節點。

另外，區塊鏈智能合約開發者在開發應用時也需要隨機數。然而，由于區塊鏈網絡具有高確定性，鏈上應用往往無法獲得安全的隨機數生成器。使用鏈上區塊哈希生成隨機數有可能被區塊鏈礦工/驗證者操控，他們可以放棄對他們不利的區塊，重新“擲色子”，以改變隨機數。而鏈下隨機數則缺乏透明性，而且無法驗證隨機數是否公正且沒有受到數據源或節點的操控。

Purpose Bitcoin ETF持倉量創歷史新高:金色財經消息，盡管比特幣在5月份的價格調整中跌至23800美元，但機構投資者似乎不愿對這種加密貨幣失去信心。Purpose Bitcoin ETF于2021年2月推出，在過去5個交易日里一直有持續的資金流入。根據Jan Wustenfeld報告的Glassnode數據，截至周二，該基金的持倉量已增至43701.7 BTC。這是有史以來的最高水平。（cointelegraph）[2022/6/2 3:58:06]

可以利用鏈上生成隨機數方案的漏洞謀取私利。

穩健的隨機數生成方案意味著隨機數的公平性可以得到驗證，所有參與者都擁有同樣的概率，并且攻擊者不太可能通過預測隨機數來操縱智能合約。

ChainlinkVRF

ChainlinkVRF是公平、可驗證的RNG，可以滿足上述需求，為智能合約提供具有加密證明的安全隨機數，無法被預言機節點、用戶或開發團隊篡改。

ChainlinkVRF可以為開發者帶來以下好處：

不可預測性——ChainlinkVRF無法被預測。由于在請求隨機數時無法得知區塊數據，因此任何人都無法通過預測隨機數來提高自己的成功概率。

公平性——ChainlinkVRF非常公平公正，因為隨機數是均勻分布的，所有數字都有同樣的概率被選中。

隨機性——ChainlinkVRF的隨機性可以得到驗證，因為其使用區塊哈希作為seed來生成隨機數，而區塊哈希無法提前預知。

防篡改性——ChainlinkVRF具有防篡改性，任何人，包括預言機、外部方或開發團隊，都無法操縱隨機數生成流程。

ChainlinkVRF是用戶和區塊鏈之間的抽象層，可以幫助智能合約開發者訪問安全的隨機數來源。

ChainlinkVRF采用了開源代碼和加密技術，生成防篡改的隨機數，用戶可以驗證隨機數的真實性。

ChainlinkVRF采用了Goldberg的可驗證隨機函數，詳情請查看這篇論文。ChainlinkVRF會針對每一個隨機數請求生成一個或多個隨機數，并附上一份隨機數的加密證明。這份證明會被發布到鏈上并在鏈上得到驗證，驗證通過后才會使用隨機數。

ChainlinkVRF的應用場景

ChainlinkVRF目前正在為Web3生態中的眾多應用提供安全的鏈上隨機數來源，其中包括GameFi、DeFi以及NFT等項目。

ChainlinkVRF的應用場景包括：

為NFT分配隨機屬性——ChainlinkVRF可以用來鑄造特殊的NFT。比如，AxieInfinity使用ChainlinkVRF為每個OriginAxie賦予隨機屬性。

公平地分配罕見NFT——ChainlinkVRF可以證明NFT是公平分配的，且證明可以得到驗證。比如，BoredApeYachtClub使用ChainlinkVRF向BAYCNFT持有者隨機分配變異血清NFT。

游戲結果無法預測——開發者可以利用隨機數打造出更好玩的區塊鏈游戲。比如，Blockmine使用ChainlinkVRF在NextCard游戲中隨機抽取卡牌。

公平地選出參與者——發放熱門活動門票，抽取奢侈品預售的買家，以及選出熱門公開發售活動的參與者。比如，Centaur使用ChainlinkVRF選出鏈上公開發售活動的參與者。

隨機選出中獎者——ChainlinkVRF可以讓用戶驗證中獎者的篩選流程是否公平公正。比如，PoolTogether是一個無損儲蓄游戲，將用戶存款放在一個資金池中，并每天和每周展開抽獎，將池子的收益隨機分配給中獎者。

PoolTogether利用ChainlinkVRF隨機選出無損儲蓄游戲的中獎者。

總結

ChainlinkVRF是區塊鏈行業領先的安全隨機數生成器，為智能合約和鏈下系統提供可驗證且防篡改的隨機數來源。

ChainlinkVRF通過加密技術為開發者保障隨機數的安全性和可驗證性，幫助他們打造出更加開放、可訪問且防篡改的系統。ChainlinkVRF和智能合約將實現區塊鏈的最終愿景，基于加密事實打造出更加強大的算法系統，取代當前基于信任的薄弱系統。

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擴展閱讀

《一文讀懂智能合約》

《一文讀懂區塊鏈預言機》

《Solidity語言的隨機數生成》

《如何在NFT中獲得隨機數》

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