區塊鏈中的隨機數如何實現？

隨機數生成在各種區塊鏈應用中起著至關重要的作用，包括遊戲，彩票和共識機制。在區塊鏈的背景下，確保這些數字的隨機性和安全性對於防止操縱和維護系統的完整性至關重要。本文深入研究瞭如何在區塊鍊網絡中實現隨機數，探索了不同的方法及其含義。

可驗證的隨機函數（VRFS）

可驗證的隨機函數（VRF）是在區塊鏈系統中生成隨機數的流行方法。 VRF生成一個隨機輸出和一個任何人都可以驗證的證明，以確保輸出確實是隨機且無操縱的。

• 實現：要使用VRF，區塊鏈節點首先生成私鑰。當需要一個隨機數時，節點會使用此私鑰簽署消息，這可能是當前塊的哈希或任何其他唯一標識符。此簽名過程的結果是隨機輸出和證明。
• 驗證：網絡上的任何其他節點都可以通過使用相應的公鑰檢查證明來驗證隨機性。如果證明有效，它將確認隨機數是誠實生成的。

VRF被廣泛用於Algorand等共識算法中，它們可以隨機和安全地選擇驗證器。

連鎖鏈接VRF

ChainLink VRF是另一種隨機數生成的方法，專門為以太坊和其他區塊鏈的智能合約而設計。它結合了鏈驗證的好處和離鏈計算，以確保隨機性和安全性。

• 實現：ChainLink VRF使用Oracle網絡生成隨機數。當智能合約請求隨機號碼時，請求將發送到鍊鍊接節點。這些節點使用加密技術來生成一個隨機數及其隨機性的證明。
• 驗證：然後將證據發送回智能合約，該合約可以驗證鏈上的證明。這樣可以確保隨機數既無法預測又可驗證。

ChainLink VRF對於需要高質量隨機性（例如游戲和NFT鑄造）的分散應用程序（DAPP）特別有用。

隨機信標

隨機信標提供了連續的隨機數流，可通過區塊鏈應用程序使用。這些信標通常由受信任的第三方或分散網絡運行。

• 實現：一個隨機性信標會定期生成並發布隨機數。這些數字通常源自現實事件的加密哈希，例如股票市場數據或天氣模式。
• 用法：區塊鏈應用程序可以獲取這些隨機數，並將其用於各種目的，例如選擇彩票獲獎者或確定遊戲的結果。

DRAND項目是一個分散的隨機信標的示例，該標準使用節點網絡來生成和驗證隨機數。

哈希功能和塊哈希

哈希功能是在區塊鏈系統中生成隨機數的另一種常見方法。通過利用加密哈希功能的屬性，區塊鍊網絡可以產生難以預測的隨機輸出。

• 實施：一種常見的方法是將塊的哈希作為隨機性的種子。例如，智能合約可以使用當前塊的哈希作為哈希函數的輸入來生成隨機數。
• 安全考慮：儘管此方法很簡單，但它可能容易受到礦工的操縱，他們可以在某種程度上影響哈希的塊。為了減輕這種情況，某些系統結合了多個塊哈希或使用延遲來使結果降低。

該方法在以太坊中廣泛用於諸如智能合約中隨機數的應用。

承諾計劃

承諾方案提供了一種以透明和可驗證的方式生成隨機數的方法。在多方需要就隨機結果達成共識的情況下，它們特別有用。

• 實施：在承諾方案中，每個參與者都會生成一個隨機數，並通過發布數字的哈希來承諾。做出所有承諾後，參與者揭示了他們的數字，最終的隨機數是從這些輸入中得出的。
• 驗證：過程的透明度可確保沒有任何一方能夠操縱結果。最終的隨機數可以由任何人驗證，以確保公平和隨機性。

承諾方案用於各種分散的應用程序，包括分散的財務（DEFI）協議和遊戲平台。

實際示例和用例

為了說明這些隨機數生成方法的應用，讓我們考慮一些實際示例：

• 分散的彩票：基於區塊鏈的彩票可以使用VRF或Chainlink VRF選擇獲勝者。這些方法的透明度和驗證性確保彩票是公平的，無法操縱。
• 遊戲：在分散的遊戲平台中，隨機數生成對於確定遊戲結果至關重要。使用隨機性信標或哈希功能，這些平台可以確保遊戲結果無法預測和公平。
• 共識機制：在諸如Algorand之類的驗證（POS）系統中，VRFS用於隨機選擇驗證器，以確保分散且安全的共識過程。

這些方法中的每一種都具有其優勢，並且適用於區塊鏈生態系統中的不同用例。

常見問題

問：礦工可以操縱區塊鏈系統中的隨機數嗎？

答：如果礦工僅依賴於塊哈希，則可能會影響隨機數的產生。為了減輕這種情況，系統通常使用多個塊哈希或包含其他隨機性來源，例如VRFS或隨機性信標。

問：鍊鍊接VRF如何確保其輸出的隨機性？

答：ChainLink VRF使用加密技術來生成鏈的隨機數，並提供了可以在鏈上驗證的證明。這樣可以確保隨機數既無法預測又可驗證，從而阻止操縱。

問：在區塊鏈應用程序中使用VRF有任何隱私問題嗎？

答：雖然VRF提供了可驗證的隨機性，但它們確實需要使用私鑰，如果無法正確處理，這可能是隱私問題。但是，適當的密鑰管理和加密可以減輕這些風險。

問：在任何區塊鏈系統中都可以使用隨機信標嗎？

答：隨機信標可在任何​​可以獲取外部數據的區塊鏈系統中使用。它們對於需要連續的隨機數（例如游戲和彩票）的應用程序特別有用。