一文读懂可验证随机函数

在密码学中，可验证随机函数是一种随机数生成器，可以通过加密手段来验证随机性。可验证的随机数对许多区块链应用来说都是不可或缺的要素，因为这类随机数具有防篡改性和不可预测性，可以用来打造刺激的游戏体验，铸造罕见的NFT，并保障公平的结果。

本文将讨论什么是可验证随机函数，研究随机数在区块链上的应用，以及智能合约开发者如何利用Chainlink可验证随机函数在dApp中获得安全的随机数来源。

什么是可验证随机函数？

可验证随机函数是一种加密函数，基于数据输入生成伪随机数并附上一份证明，任何人都可以对其进行验证。

VRF的数据输入通常包含一对公钥和私钥以及一个seed。公钥和私钥是生成的，而seed则是选择的。将这些数值一起输入VRF，用私钥和seed来生成随机数。然后，VRF会生成一个随机数以及一份证明。最关键的一步是生成证明，因为用户可以通过证明来验证函数。而将私钥保密则可以确保随机数无法被预测。

可验证随机函数的关键特质都写在了它的名字里：

美联储会议纪要：几乎所有官员预计2023年将有更多的利率上调:金色财经报道，美联储会议纪要显示，官员们看到了经济增长的下行风险。失业率上升的风险上升，一些人支持加息，但最终决定暂停。美联储工作人员维持对2023年“温和”衰退的预测。几乎所有官员预计2023年将有更多的利率上调。所有与会者一致认为保持紧缩立场是适当的。一些与会者表示他们支持或可能支持将目标利率上调25个基点。支持加息的人士指出劳动力市场非常紧张，经济势头超出预期，没有证据表明通胀会逐渐回归2%的目标。少数会者指出，随着财政部增加短期国债发行，可能会对货币市场利率产生上行压力，这可能导致逆回购操作的使用减少。[2023/7/6 22:20:00]

可验证——任何人都可以验证VRF生成的随机数是否有效，只需要查看证明并验证哈希计算结果是否正确即可。只有持有VRF私钥的人才能进行哈希运算，而任何持有公钥的人都可以验证哈希运算结果。

随机——对于不知道seed或不持有私钥的人来说，VRF输出的结果完全不可预测且概率均匀分布，没有任何规律可循。VRF输出的每个结果都拥有同样的概率，并使用seed和私钥，以独特的方式生成随机数。

Increment推出治理代币INCR，已可在以太坊主网上认领:金色财经报道，基于zkSync 2.0构建的算法汇率协议Increment官方发推特宣布推出治理代币INCR，可用于投票、治理和管理生态基本基础设施组件，初始社区分配已可在以太坊主网上认领。[2023/4/6 13:47:38]

函数——VRF使用数学算法来生成随机数以及证明。VRF将seed隐藏起来，以保障其不可预测性；同时，将随机数证明公开，以供所有人查看和验证。

VRF的发展历史

可验证随机函数这个概念是在1999年由知名计算机科学家和数学家SilvioMicali、MichaelRabin以及SalilVadhan在论文中提出的。值得一提的是，SilvioMicali后来创建了Algorand区块链，Algorand在共识机制中也使用了VRF。?

之后，VRF技术出现了一系列关键突破。2005年，YevgeniyDodis和AleksandrYampolskiy使用了抗碰撞哈希函数实现了更短的证明和密钥，因此提升了VRF的效率，并推动了这项技术的发展。2015年，DennisHofheinz和TiborJager使用椭圆曲线加密技术开发了可验证安全性的VRF。2019年，NirBitansky提出了VRF可以用一般原语构造，而不用简单的代数构造。如今许多VRF方案都建立在这些创新之上。

11.04亿美元BTC和4.33亿美元ETH期权合约将于今日到期交割:金色财经报道，数据显示，今日16:00(UTC+8)将有11.04亿美元BTC和4.33亿美元ETH的期权合约到期交割。其中，BTC的最大痛点价格为2.25万美元；ETH的最大痛点价格为1600美元。交割前后，行情波动或较大。[2023/2/3 11:45:21]

2020年，研究者提出了一种使用Lattice加密的VRF方案。这个方案的安全性足以抵御量子计算机发起的攻击，这意味着VRF将在未来仍是一项重要技术。

VRF的应用场景

大多数RNG都无法生成可以通过加密技术进行验证的随机数，因此这类RNG容易受到操纵，导致其应用场景受限。VRF如果能保障随机数的安全性，就可以解锁一系列关键的用例，其中包括：

网络安全——使用VRF保障域名系统消息传输的安全性。

零知识技术——VRF可以用来打造零知识证明和零知识数据库。

非交互式抽奖系统——VRF可以为抽奖游戏保障公平、可验证且高效的结果。

Mojito Markets：因IDO资金存放在FTX上而受到严重影响，已移除LiquidSwap上APT/MOJO流动性:11月16日消息，Aptos 上去中心化交易和预测市场 Mojito Markets 在 Discord 中表示，Mojito Markets 在完成 IDO 之后将资金在 FTX 上交易为了 USDC，还与 Alameda Research 签署了做市商协议，导致项目目前没有可用资金以及做市商。Mojito Markets 目前正在接触包括 Aptos 基金会在内的投资者以试图缓解危机，目前已移除 LiquidSwap 上的 APT/MOJO 流动性，但预测市场、将于 12 月发放的空投以及 FIFA 世界杯预测市场的测试依然会继续进行。[2022/11/16 13:13:06]

可验证的交易托管机制——VRF可以支持自动托管服务，保障用户的匿名性。

区块链和智能合约——VRF已经成为了去中心化协议和应用重要的组成部分。

区块链中的VRF

包括Algorand、Cardano、InternetComputer和Polkadot在内的许多L1区块链都在共识机制中使用了VRF来随机选择出块节点。?

MakerDAO社区发起启用Starknet DAI桥接费用提案投票，投票将持续至1月26日:10月27日消息，MakerDAO社区已启动新提案投票，提案内容为 “启用Starknet DAI桥接费用”。若提案通过，Maker协议Starknet DAI桥将启用收费功能。投票将于北京时间11月26日结束。[2022/10/27 11:49:05]

另外，区块链智能合约开发者在开发应用时也需要随机数。然而，由于区块链网络具有高确定性，链上应用往往无法获得安全的随机数生成器。使用链上区块哈希生成随机数有可能被区块链矿工/验证者操控，他们可以放弃对他们不利的区块，重新“掷色子”，以改变随机数。而链下随机数则缺乏透明性，而且无法验证随机数是否公正且没有受到数据源或节点的操控。

可以利用链上生成随机数方案的漏洞谋取私利。

稳健的随机数生成方案意味着随机数的公平性可以得到验证，所有参与者都拥有同样的概率，并且攻击者不太可能通过预测随机数来操纵智能合约。

ChainlinkVRF

ChainlinkVRF?是公平、可验证的RNG，可以满足上述需求，为智能合约提供具有加密证明的安全随机数，无法被预言机节点、用户或开发团队篡改。

ChainlinkVRF可以为开发者带来以下好处：?

不可预测性——ChainlinkVRF无法被预测。由于在请求随机数时无法得知区块数据，因此任何人都无法通过预测随机数来提高自己的成功概率。

公平性——ChainlinkVRF非常公平公正，因为随机数是均匀分布的，所有数字都有同样的概率被选中。

随机性——ChainlinkVRF的随机性可以得到验证，因为其使用区块哈希作为seed来生成随机数，而区块哈希无法提前预知。

防篡改性——ChainlinkVRF具有防篡改性，任何人，包括预言机、外部方或开发团队，都无法操纵随机数生成流程。

ChainlinkVRF是用户和区块链之间的抽象层，可以帮助智能合约开发者访问安全的随机数来源。

ChainlinkVRF采用了开源代码和加密技术，生成防篡改的随机数，用户可以验证随机数的真实性。

ChainlinkVRF采用了Goldberg的可验证随机函数，详情请查看这篇论文。ChainlinkVRF会针对每一个随机数请求生成一个或多个随机数，并附上一份随机数的加密证明。这份证明会被发布到链上并在链上得到验证，验证通过后才会使用随机数。

ChainlinkVRF的应用场景

ChainlinkVRF目前正在为Web3生态中的众多应用提供安全的链上随机数来源，其中包括GameFi、DeFi以及NFT等项目。

ChainlinkVRF的应用场景包括：

为NFT分配随机属性——ChainlinkVRF可以用来铸造特殊的NFT。比如，AxieInfinity?使用ChainlinkVRF为每个OriginAxie赋予随机属性。

公平地分配罕见NFT——ChainlinkVRF可以证明NFT是公平分配的，且证明可以得到验证。比如，BoredApeYachtClub?使用ChainlinkVRF向BAYCNFT持有者随机分配变异血清NFT。

游戏结果无法预测——开发者可以利用随机数打造出更好玩的区块链游戏。比如，Blockmine使用ChainlinkVRF在NextCard游戏中随机抽取卡牌。

公平地选出参与者——发放热门活动门票，抽取奢侈品预售的买家，以及选出热门公开发售活动的参与者。比如，Centaur使用ChainlinkVRF选出链上公开发售活动的参与者。

随机选出中奖者——ChainlinkVRF可以让用户验证中奖者的筛选流程是否公平公正。比如，PoolTogether是一个无损储蓄游戏，将用户存款放在一个资金池中，并每天和每周展开抽奖，将池子的收益随机分配给中奖者。

PoolTogether利用ChainlinkVRF随机选出无损储蓄游戏的中奖者。

总结

ChainlinkVRF是区块链行业领先的安全随机数生成器，为智能合约和链下系统提供可验证且防篡改的随机数来源。

ChainlinkVRF通过加密技术为开发者保障随机数的安全性和可验证性，帮助他们打造出更加开放、可访问且防篡改的系统。ChainlinkVRF和智能合约将实现区块链的最终愿景，基于加密事实打造出更加强大的算法系统，取代当前基于信任的薄弱系统。

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扩展阅读

《一文读懂智能合约》

《一文读懂区块链预言机》

《Solidity语言的随机数生成》

《如何在NFT中获得随机数》

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