VRF(검증가능한 무작위 함수)란 무엇이며 이것이 Web3에 중요한 이유는 무엇입니까?

블록체인의 검증 가능한 무작위 함수 이해

1. VRF(검증 가능한 무작위 함수)는 출력이 올바르게 계산되었다는 증거와 함께 의사 무작위 출력을 생성하는 암호화 기본 요소입니다. 표준 해시 함수와 달리 VRF를 사용하면 계산에 사용된 비밀 키를 공개하지 않고도 결과가 조작되지 않았는지 누구나 확인할 수 있습니다.

2. 무신뢰 시스템이 지배적인 Web3 환경에서는 리더 선출, 복권 추첨 또는 NFT 발행과 같은 프로세스에서 공정성과 예측 불가능성을 보장하는 것이 중요합니다. VRF는 단일 당사자가 예측하거나 조작할 수 없는 무작위성을 생성하는 메커니즘을 제공합니다.

3. VRF의 핵심 구성요소는 난수 생성 및 증명을 위한 개인키와 검증을 위한 공개키로 구성됩니다. 이러한 비대칭 설계를 통해 개인 키 소유자만 출력을 생성할 수 있지만 공개 키를 가진 사람은 누구나 출력의 유효성을 확인할 수 있습니다.

4. 분산형 네트워크의 주요 과제 중 하나는 진정한 무작위성을 달성하는 것입니다. 블록 해시나 타임스탬프에 의존하는 전통적인 방법은 채굴자나 검증자의 조작에 취약합니다. VRF는 관찰 가능한 네트워크 활동에서 무작위 생성을 분리하여 이러한 위험을 제거합니다.

5. Algorand 및 Cardano와 같은 프로토콜은 VRF를 합의 메커니즘에 통합하여 예측 불가능하고 공개적으로 검증 가능한 방식으로 블록 제안자를 무작위로 선택하여 표적 공격에 대한 저항력을 강화했습니다.

분산형 애플리케이션에서 VRF의 역할

1. 탈중앙화 금융(DeFi)에서 VRF는 보상을 공정하게 분배하고, 부족한 자원을 할당하거나, 무작위 결과에 따라 조건부 이벤트를 트리거하는 데 사용됩니다. 예를 들어, 수확량 농업 프로그램은 VRF를 사용하여 어떤 사용자가 보너스 토큰을 받는지 결정할 수 있습니다.

2. 대체 불가능한 토큰(NFT) 프로젝트는 주조 단계에서 VRF를 활용하여 희귀한 특성이 공정하게 할당되도록 합니다. VRF가 없으면 개발자는 특성 분포에 잠재적으로 영향을 미쳐 내부자 조작 혐의로 이어질 수 있습니다.

3. 블록체인을 기반으로 구축된 게임 플랫폼은 VRF를 활용하여 전리품 드롭이나 전투 결과와 같은 게임 내 이벤트를 해결합니다. 플레이어는 결과가 게임 운영자에 의해 미리 결정되거나 변경되지 않았는지 독립적으로 확인할 수 있습니다.

4. VRF를 호출하는 스마트 계약은 일반적으로 신뢰할 수 있는 무작위성의 소스 역할을 하는 Chainlink의 VRF와 같은 오라클 서비스와 상호 작용합니다. 이러한 오라클은 난수를 생성하고 결과가 승인되기 전에 온체인에서 검증되는 암호화 증명을 첨부합니다.

5. 증거가 블록체인에 게시되기 때문에 감사자와 사용자는 모든 무작위 추첨의 무결성을 소급하여 확인할 수 있어 시스템 공정성에 대한 투명성과 사용자 신뢰를 높일 수 있습니다.

합의 설계에서 VRF의 보안 이점

1. 지분 증명 네트워크에서 공격자는 타이밍 또는 서비스 거부 공격을 시작하기 위해 다음 블록을 검증할 사람을 예측하려고 시도할 수 있습니다. VRF는 검증인 선택을 예측할 수 없지만 검증 가능하게 만들어 이러한 타겟팅을 방지합니다.

2. 노드가 VRF를 사용하여 적격성을 계산하면 결과와 증명을 모두 브로드캐스팅합니다. 다른 노드는 노드의 개인 키를 모르더라도 주장이 합법적인지 확인할 수 있어 분산화를 활성화하는 동시에 보안을 유지할 수 있습니다.

3. VRF 기반 리더 선택은 무작위성에 동의하기 위해 참가자 간의 조정이 필요하지 않기 때문에 중앙 집중화 압력을 줄입니다. 각 노드는 독립적으로 적격성을 확인하여 합의 프로세스를 간소화합니다.

4. VRF의 결정론적 특성은 동일한 입력과 키가 주어지면 출력이 항상 동일하다는 것을 의미합니다. 이러한 일관성을 통해 노드는 로컬에서 값을 다시 계산하고 사기성 청구를 감지하여 네트워크 전체의 신뢰를 강화할 수 있습니다.

5. VRF는 노드 간 통신이 필요한 다중 라운드 무작위성 방식에 비해 대기 시간과 메시지 오버헤드를 최소화하므로 처리량이 높은 블록체인에 이상적입니다.

과제 및 구현 고려 사항

1. VRF는 보안을 강화하지만 적절한 키 관리에 크게 의존합니다. 참가자의 개인 키가 손상되면 공격자는 유효한 것처럼 보이는 무작위 출력 및 증명을 위조할 수 있습니다.

2. VRF 증명을 생성하고 검증하려면 컴퓨팅 리소스가 소비되고 거래 비용이 증가합니다. 가스 예산이 제한된 블록체인은 성능 제약과 보안 요구 사이의 균형을 맞춰야 합니다.

3. 기존 스마트 계약 생태계와의 통합에는 표준화된 인터페이스가 필요합니다. VRF를 배포하는 프로젝트는 유용성을 유지하기 위해 지갑, 탐색기 및 개발자 도구와의 호환성을 보장해야 합니다.

4. 일부 구현은 외부 Oracle 네트워크에 의존하므로 잠재적인 실패 지점이 발생합니다. 제3자 제공업체와 관련된 위험을 완화하기 위해 중복성 및 평판 시스템을 사용하는 경우가 많습니다.

5. 시드 재사용이나 예측 가능한 컨텍스트 데이터 등 VRF 입력을 잘못 사용하면 보안 보장이 약화될 수 있습니다. 개발자는 악용을 방지하기 위해 입력이 파생되는 방법을 신중하게 설계해야 합니다.

자주 묻는 질문

VRF는 일반 해시 함수와 어떻게 다릅니까? VRF는 공개 키를 사용하여 확인할 수 있는 의사 난수 출력과 암호화 증명을 모두 생성합니다. 일반 해시 함수는 비밀 키와 연결된 입증 가능한 정확성을 제공하지 않으므로 무신뢰 무작위성 검증에 적합하지 않습니다.

채굴자나 검증자가 VRF를 조작할 수 있나요? 아니요, 무작위성은 개인 키를 사용하여 생성되고 공개 증명을 통해 확인되기 때문입니다. 검증인이 출력을 보더라도 네트워크에서 감지되는 증명을 무효화하지 않고는 변경할 수 없습니다.

일부 프로토콜이 VRF를 다른 임의성 소스와 결합하는 이유는 무엇입니까? VRF를 추가 엔트로피 소스와 결합하면 암호화 중단 또는 구현 결함에 대한 탄력성이 향상됩니다. 또한 시간이 지남에 따라 하나의 구성 요소가 손상될 경우 위험을 완화합니다.

Chainlink의 VRF가 Ethereum dApp에서 사용할 수 있는 유일한 옵션입니까? Chainlink의 VRF가 널리 채택되고 있지만 DECO, SKALE의 난수 생성기 또는 BLS 서명을 사용한 맞춤형 구현과 같은 대안이 존재합니다. 선택은 보안 모델, 비용, 통합 요구 사항에 따라 달라집니다.