一文讀懂可驗證隨機函數 VRF_LINK

可驗證的隨機數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。

原文標題：《VerifiableRandomFunction(VRF)》

撰文：Chainlink

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。

Solana Labs ： v1.14升級已被97.4%的驗證者客戶端采用:5月31日消息，Solana Labs 宣布 v1.14 升級已被 97.4% 的驗證者客戶端采用，1.14 版本升級包含的功能包括：獲取預估費用遠程過程調用（RPC）、改進質押計劃、添加新指令允許以不太復雜的方式進行投票、Turbine 改進。Solana 表示，該版本中的一些功能在被激活之前尚不可用，直到生態系統中的 DApp 和項目利用這些新功能。[2023/5/31 11:50:09]

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。?

FSB擬于2023年7月發布加密貨幣國際監管框架的最終報告:1月5日消息，協調跨國金融監管、制定并執行全球金融標準的金融穩定委員會（FSB）發布公眾對FSB提出的加密資產活動國際監管框架的回應，其中幣安、Bitso、Coinbase、ConsenSys、Cardano基金會等加密企業及CBOE、美國銀行家協會、渣打銀行等傳統金融公司提供了書面意見，其中傳統金融參與者希望采取更嚴格的新的國際加密規則來阻止FTX式的利益沖突，FSB預計將于2023年7月發布最終報告。

此前消息，FSB將在2023年初制定監管加密貨幣行業的步驟，并迅速頒布這些措施。[2023/1/5 9:54:16]

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。

歐洲央行行長：加密貨幣和 DeFi 可能對金融穩定構成“真正風險”:金色財經報道，歐洲中央銀行（ECB）行長Christine Lagarde表示，我們相信，在我們著手開展有關加密資產及其帶來的風險的工作時，加密資產和DeFi有可能對金融穩定構成真正的風險。如果加密資產市場和服務繼續快速增長，并且與傳統金融部門和更廣泛的經濟的相互聯系得到加強，情況尤其如此。

然而，她指出：目前，私營部門加密資產與傳統金融之間的聯系仍然有限。拉加德接著談到了加密資產市場監管（MiCA）法案。她強調，她擔任主席的歐洲系統性風險委員會 (ESRB) 支持快速采用和實施 MiCA 的必要性。（bitcoin.com）[2022/6/25 1:30:07]

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：?

TRON DAO Reserve獲價值7億美元USDC以維持USDD錨定:金色財經報道，據TRONDAO Reserve官方社交媒體披露，在市場極端情況下， TRON DAO Reserve已獲得 7 億美元的 USDC 來捍衛USDD錨定，現在USDD抵押率接近300%。此外，波場TRON創始人Justin Sun宣布，將部署20億美元應對做空TRX的資金。[2022/6/13 4:22:50]

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。?

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。

伊朗已關閉近7000家非法加密礦場:5月15日消息，伊朗已關閉了 6914 個未經許可的加密貨幣礦場。據悉，這些礦場在沒有拿到挖礦許可證的情況下消耗了約 645 兆瓦電力，相當于當地 North Khorasan、South Khorasan 和 Chaharmahal-Bakhtiari 三個主要區域一年的電力消費量。伊朗在 2019 年 7 月引入加密貨幣挖礦許可制度，之后一直在追查地下加密礦場并沒收了數十萬臺礦機。[2022/5/15 3:17:19]

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。

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。

視頻相見：https://blog.chain.link/verifiable-random-function-vrf/

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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