一文讀懂可驗證隨機函數 VRF_CHA

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。

國家稅務總局：試點數字人民幣繳納稅費功能，今年共繳納稅費1.2萬筆、259億元:金色財經報道，國家稅務總局納稅服務司司長沈新國6月14日在國務院政策例行吹風會上表示，稅務部門提速稅費智能辦理，打造便捷高效能的稅收營商環境。拓展非接觸事項范圍，試點增值稅留抵退稅“智能預填”、出口退稅“免填報”等功能。目前已實現96%的稅費事項、99%的納稅申報可網上辦理，全國社保繳費“網上辦”“掌上辦”業務量占比達95%以上。試點數字人民幣繳納稅費功能，今年共繳納稅費1.2萬筆、259億元。創新征納互動服務，通過智能應答、三方視頻等，輔導納稅人解決線上辦稅繳費問題，今年以來提供互動服務148萬次。（中國網）[2023/6/14 21:36:43]

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。?

汽車制造雷諾推出Racing Shoe 5NFT系列:金色財經報道，法國汽車制造商雷諾宣布推出Racing Shoe 5 NFT系列。RacingShoe5系列展示了960款限量版3D藝術NFT，每款都配有一雙相應的運動鞋。2023年1月，雷諾宣布它已成為第一家推出工業元宇宙的汽車公司。[2023/5/21 15:16:08]

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。?

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。

FTX US總法律顧問：未收到創始人明確信息，FTX US或能繼續發薪:11月11日消息，FTX US總法律顧問Ryne Miller在一份內部備忘錄中表示，他正在與外部顧問合作，保護平臺任何可以保存的東西。此外，他表示人們應該做好準備，在下一步的行動中根據自己的情況做出適當的選擇。FTX US看起來至少有能力在下一個周期發工資。

據一位知情人士透露，Miller的郵件于周三晚間通過Slack頻道發送給員工，后來被創始團隊的一名成員刪除。總法律顧問表示，他沒有從創始人那里收到太多明確的信息，并已告知美國監管機構，他已指示創始人關閉美國和全球平臺的功能。（彭博社）[2022/11/11 12:50:42]

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：?

數據：8liens NFT系列近24小時交易額增幅超200%:金色財經報道，據OpenSea數據顯示，8liens NFT系列近24小時交易額為1527.58 ETH，24小時交易額增幅達216.45%。近24小時交易額排名位列OpenSea第一。[2022/8/13 12:23:38]

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。

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。

鄭定向會長：元宇宙的發展與創新，正引領著我們奔向未來世界:6月10日消息，由深圳市科學技術協會、深圳市互聯網行業聯合會、福田區工商業聯合會三大協會聯合指導，深圳市信息服務業區塊鏈協會主辦，開普勒總贊助，騰訊云、深圳職業技術學院元宇宙創新中心、熱鏈文化傳媒、FPA全球聯盟、七級宇宙聯合主辦、NFtea數字茶票協辦，華為云特別支持，鏈上蕎酒、美幻藝術贊助的“第二屆灣區元宇宙大會”正于深圳朗廷酒店進行中。

在大會進行過程中，深圳市信息服務業區塊鏈協會會長鄭定向為本次大會的核心主旨“數字永生，造未來之勢”做出發言。鄭定向會長表示：“元宇宙的發展與創新，正引領著我們奔向未來世界。一個全新的宇宙與未來正在成為現實，而本次大會的數字代言人“正經姬”將為實體產業的發展，為鄉村振興的數字化發展而賦能。”本次大會將匯聚“元宇宙風口”，在數字造勢時代探尋未來進化之途。[2022/6/10 4:16:54]

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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