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一文讀懂可驗證隨機函數

Chainlink
特邀专栏作者
2022-09-03 06:30
本文約3306字,閱讀全文需要約5分鐘
本文將討論什麼是可驗證隨機函數,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(VRF)在dApp中獲得安全的隨機數來源。
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本文將討論什麼是可驗證隨機函數,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(VRF)在dApp中獲得安全的隨機數來源。

在密碼學中,可驗證隨機函數(VRF)是一種隨機數生成器(RNG),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遊戲體驗,鑄造罕見的NFT,並保障公平的結果。

Chainlink可驗證隨機函數(VRF)一級標題一級標題

什麼是可驗證隨機函數(VRF)?

可驗證隨機函數是一種加密函數,基於數據輸入生成偽隨機數並附上一份證明,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(也稱為“verification key”和“secret key”)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。然後,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。

可驗證隨機函數的關鍵特質都寫在了它的名字裡:

  • 可驗證——任何人都可以驗證VRF生成的隨機數是否有效,只需要查看證明並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——對於不知道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佈,沒有任何規律可循。 VRF輸出的每個結果都擁有同樣的概率,並使用seed和私鑰,以獨特的方式生成隨機數。

  • 二級標題二級標題

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Silvio Micali、Michael Rabin以及Salil Vadhan在論文中提出的。值得一提的是,Silvio Micali後來創建了Algorand區塊鏈,Algorand在共識機制中也使用了VRF。

二級標題

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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(DNS)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可以為抽獎遊戲保障公平、可驗證且高效的結果。

  • 可驗證的交易託管機制——VRF可以支持自動託管服務,保障用戶的匿名性。

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區塊鏈中的VRF

一級標題

圖片描述

正文

一級標題

Chainlink VRF

Chainlink VRF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。

Chainlink VRF可以為開發者帶來以下好處:

  • 不可預測性——公平性——

  • 公平性——Chainlink VRF非常公平公正,因為隨機數是均勻分佈的,所有數字都有同樣的概率被選中。

  • 隨機性——防篡改性——

  • 防篡改性——圖片描述

圖片描述

Chainlink VRF採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。

Chainlink VRF採用了Goldberg的可驗證隨機函數(VRF),詳情請查看這篇二級標題二級標題

Chainlink VRF的應用場景

Chainlink VRF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。

Chainlink包括:包括:

  • 為NFT分配隨機屬性——Chainlink VRF可以用來鑄造特殊的NFT。比如,Axie Infinity使用Chainlink VRF為每個Origin Axie賦予隨機屬性。

  • 公平地分配罕見NFT——Chainlink VRF可以證明NFT是公平分配的,且證明可以得到驗證。比如,Bored Ape Yacht Club(BAYC)使用Chainlink VRF向BAYC NFT持有者隨機分配變異血清NFT。

  • 遊戲結果無法預測——開發者可以利用隨機數打造出更好玩的區塊鏈遊戲。比如,Blockmine使用Chainlink VRF在Next Card遊戲中隨機抽取卡牌。

  • 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Chainlink VRF選出鏈上公開發售活動的參與者。

  • 隨機選出中獎者——總結PoolTogether圖片描述

總結

總結

加密事實

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