波卡的隨機性如何產生？｜Polkadot Wiki_POLK:DOT

原文：https://wiki.polkadot.network/docs/en/learn-randomness

翻譯：PolkaWorld

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波卡作為一條PoS鏈，隨機性至關重要。波卡的隨機性如何產生？為什么要選擇這種方案呢？在本章wiki中給出了說明。

PolkadotWiki是波卡官方文檔，PolkaWorld目前正在翻譯和連載中。

隨機性

在權益證明區塊鏈中，隨機性對于驗證人職責的公平且不可預測分配很重要。

波卡跨鏈DEX 平臺Sigmadex完成新一輪融資:據官方消息，波卡跨鏈DEX 平臺Sigmadex于6月完成一輪融資，投資機構包括LD Capital, Genesis Block Ventures, AU21 Capital, Tenzor Capital，Lancer Capital, MEXC Lab，DAO Maker,等多家機構，資金將用于繼續在全球范圍內的團隊發展，以DeFi 、BSC 和 Polkadot 生態為主。

Sigmadex是一個在波卡上基于Substrate構建的DEX平臺，結合了博弈論，并支持跨鏈交易。[2021/6/11 23:30:13]

計算機并不擅長隨機數，因為它們是確定性設備。通常大家在計算機上所說的“隨機數”實際上是偽隨機的。也就是說，它們依賴于用戶或其他類型的Oracle提供的足夠隨機的種子，例如氣象站的大氣噪聲、你的心律，甚至是熔巖燈，它都可以從中產生一系列看似隨機的數字。但是給定相同的種子，將始終生成相同的序列。

波卡生態概念板塊今日平均漲幅為6.13%:金色財經行情顯示，波卡生態概念板塊今日平均漲幅為6.13%。26個幣種中19個上漲，7個下跌，其中領漲幣種為：XOR(+32.09%)、EDG(+23.78%)、DOCK(+19.84%)。領跌幣種為：KLP(-15.06%)、OM(-7.90%)、CRU(-2.04%)。[2021/2/3 18:48:47]

然而，這些輸入將根據時間和空間而變化，而且不可能將相同的結果輸入到全球特定區塊鏈的所有節點中。如果節點獲得不同的輸入并用它來出塊，則會發生分叉。顯然，現實世界的無序狀態不適合用作區塊鏈隨機性的種子。

如今生產環境中有兩種主要的解決區塊鏈隨機性的方法：RANDAO和VRF。Polkadot使用VRF。

波卡創始人：波卡將進行拆分后第一次重大升級:9月15日，波卡（Polkadot）創始人Gavin Wood發推稱，波卡（Polkadot）網絡拆分后將進行首次重大升級，該升級將支持支付質押獎勵給任何帳戶，還包括對延時代理等一些其他問題的改進。[2020/9/15]

VRF

可驗證隨機函數是一種數學運算，需要一些輸入并產生一個隨機數以及該提交者生成該隨機數的真實性證明。任何挑戰者都可以驗證該證明，以確保隨機數生成有效。

Polkadot中使用的VRF與OuroborosPraos中使用的VRF大致相同。Ouroboros的隨機性對于出塊來說是安全的，并且對于BABE也運行得很好。它們的不同之處在于，Polkadot的VRF不依賴于中央時鐘，而是取決于它自己的過去結果來確定現在和將來的結果，并且它使用時隙號作為時鐘仿真器來估計時間。

波卡生態Acala已實現平行鏈與中繼鏈之間轉賬:8月20日，作為首個平行鏈測試網，Acala已成功實現將Token在平行鏈與中繼鏈之間進行轉賬。另外，Acala還為平行鏈開發者社區分享了以下相關代碼資料：

1.如何將一條基于Substrate鏈設置為平行鏈相關代碼；2.如何實現簡單跨鏈資產轉移。[2020/8/20]

具體操作如下：

時隙是時間的離散單位，長度為六秒。每個時隙可以包含一個塊，但也可以不包含一個塊。時隙構成了時期——在Polkadot上，2400個時隙構成了一個時期，即每個時期為4小時。

在每個時隙中，每個驗證人都會“擲骰子”。他們執行將以下內容作為輸入的函數：

密鑰-專門為“擲骰子”制作的鑰匙

Epoch隨機值-上一個產生影響

時隙數

輸出為兩個值：RESULT和PROOF。

然后將RESULT與在協議的實現中定義的閾值進行比較。如果該值小于閾值，那么得出此數字的驗證人將是該插時隙的可行出塊候選者。然后，驗證人嘗試創建一個塊，并將該塊與先前獲得的PROOF和RESULT一起提交到網絡中。

釣魚人-監視網絡的收集人和驗證人錯誤行為的節點，將驗證中繼鏈區塊。由于非法投擲將產生非法區塊，并且由于釣魚人將在驗證人產生的每個區塊中訪問RESULT和PROOF，因此他們很容易自動報告作弊的驗證人。

總結一下：在VRF下，每個驗證人都會為自己擲出一個數字，并根據閾值對其進行檢查，如果隨機擲出的骰子低于該閾值，則會生成一個區塊。觀察網絡并報告不良行為的釣魚人事后會驗證這些投擲的有效性，并向系統報告任何作弊行為。

精明的讀者會注意到，由于這種工作方式，某些時隙可能沒有驗證人作為出塊候選者，因為所有驗證人候選者的得分都太高而錯過了閾值。我們闡明了如何解決此問題，并確保與Wiki頁面的共識部分的Polkadot出塊時間保持幾乎一致。

RANDAO

另一種獲取鏈上隨機性的方法是以太坊的RANDAO方法。RANDAO要求每個驗證人通過對某些種子執行數千個哈希來進行準備。之后驗證人在回合中發布最終的哈希值，并且從每個參與者進入游戲中得出隨機數。只要一名誠實的驗證人參加，隨機性就被認為是安全的。

RANDAO可以選擇使用VDF進行增強。

VDFs

可驗證延遲函數是指即使在并行計算機上也要花費規定時間才能完成的計算。它們產生獨特的輸出，可以公用共設置獨立有效地對其進行驗證。通過將RANDAO的結果輸入VDF，會引入延遲，從而使任何攻擊者企圖影響當前隨機性的嘗試都將過時。

VDF一般需要通過ASIC設備來實現，這類設備需要與其他類型的節點分開運行。盡管只有一臺就足以保證系統的安全，并且它們將是開源的并且幾乎免費分發，但是運行這類設備既不便宜也不受激勵，對于選擇這種方法的區塊鏈用戶而言將產生不必要的摩擦。

擴展資料

Polkadot在隨機數和抽簽上的研究-包含了在證明機制之間作出選擇的理由：https://research.web3.foundation/en/latest/polkadot/BABE/Babe.html

關于Pokadot中用到的隨機數的討論-W3F研究員討論波卡中的隨機性及其使用場景和假設：https://github.com/paritytech/ink/issues/57

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