引言
随着区块链技术的发展，智能合约已经成为一种重要的应用模式，被广泛应用于金融、游戏、治理等多个领域。然而，智能合约的安全性一直是业界关注的重点，尤其是在涉及到随机性的应用场景中。传统的方法如基于区块哈希的随机数生成存在明显的漏洞，而链下生成随机数的方法又缺乏透明度和可验证性。Chainlink VRF的推出正是为了解决这些问题，提供了一种安全、透明且可验证的随机数生成方案。
可验证随机数的价值
- 提升安全性：Chainlink VRF提供的随机数及其加密证明可以在链上验证，确保了随机数的不可预测性，从而增强了智能合约的安全性。
- 增强信任：用户可以确信智能合约中的随机数是公正的，不会受到任何一方的操控。
- 应用场景：
- 游戏行业：为游戏提供可验证的随机性，增加游戏的可信度。
- 抽奖与投票：为抽奖和投票系统提供公平的随机数，确保结果的公正性。
- 分配任务和资源：随机分配任务和资源，同时保证过程的可验证性。
现有方法的问题
- 基于区块哈希：容易受到矿工或矿池的操控，使得结果变得可预测。
- 链下生成：虽然解决了链上数据的可预测性问题，但缺乏透明度，用户无法验证链下生成的数据。
Chainlink VRF的工作原理
- 用户请求随机数： 智能合约向 Chainlink 节点发送一个请求，请求生成一个随机数。
- Chainlink 节点获取外部随机数： Chainlink 节点从一个可信的外部随机数源（例如，一个硬件随机数生成器）获取一个随机数。
- 生成请求ID和加密哈希： Chainlink 节点生成一个唯一的请求ID，并对请求ID和外部随机数进行加密哈希。
- 将加密哈希提交到链上： Chainlink 节点将加密哈希提交到链上，作为请求的证明。
- 智能合约验证： 智能合约从链上获取加密哈希，并使用相同的算法对请求ID和外部随机数进行加密哈希。如果生成的哈希值与链上存储的哈希值一致，则验证通过。
- 智能合约使用随机数： 智能合约将验证通过的外部随机数用于后续的计算或操作。
合约层的工作流程
- Chainlink有两个合约，我们主要关注的是VRFConsumerBase.sol和VRFCoordinator。
- VRFConsumerBase是将调用VRF协调员的合同，它最终负责发布随机性。
- 我们将继承VRFConsumerBase，并将使用其中的两个函数。
- requestRandomness，它对随机性提出初始请求。
- fulfillRandomness，这是一个接收并对经过验证的随机性做一些事情的函数。
- RandomGameWinner合约将继承VRFConsumerBase合约，并将在VRFConsumerBase中调用requestRandomness函数。
- 在调用该函数时，对随机性的请求开始了，VRFConsumerBase进一步调用VRFCoordinator合约，该合约负责从外部世界获取随机性。
- 在VRFCoordinator获得随机性后，它调用VRFConsumerBase中的fullFillRandomness函数，然后进一步选择赢家。
- 注意重要的部分是，尽管你调用了 requestRandomness 函数，但你在 fullFillRandomness 函数中获得了随机性。
技术细节
- VRF的实现：Chainlink VRF基于Goldberg可验证随机函数，利用secp256k1椭圆曲线加密算法。
- 私钥与公钥：预言机拥有私钥，用于生成随机数；公钥则用于验证随机数的正确性。
- 生成过程：预言机接收seed后，使用私钥和seed生成随机数和证明。
- 验证过程：智能合约通过预言机的公钥验证随机数和证明的有效性。
安全性保障
- 不可预测性：即使预言机被攻破，也无法影响随机数的生成结果。
- 惩罚机制：预言机若不响应请求，将面临经济惩罚，并可能被移出预言机网络。
- 网络效应：随着使用人数的增加，预言机更愿意提供高质量的服务以维持声誉。
实际应用案例
- PoolTogether：这是一个基于以太坊的无损储蓄协议，用户可以存入资金参与抽奖，中奖者将获得利息作为奖励。PoolTogether使用Chainlink VRF来生成随机数，确保每次抽奖的公平性和透明度。