随机数场景在我们的日常生活中有广泛的应用，从幼儿园入学资格、到初高中分配学校、再到买车买房买彩票，都有赖于摇号抽签。这其中，所谓的“运气”不过是随机数原理在发挥作用。

如何产生公平公开的随机数是许多商业应用的核心问题。区块链作为一个多中心化的平台, 天然具有公开透明不可篡改的特性。基于区块链这些优良特性，再结合相关密码学和预言机技术，在区块链平台上产生的随机数，可实现无法预测，不可操控，且具有可验证和不可抵赖性。这对诸多应用场景都是颇具吸引力的解决方案。

今年1月，微众银行开源了联盟链可信预言机解决方案Truora。此次，Truora v1.1.0发布，新增VRF随机数功能，方便开发者使用链上安全可验证随机数，助力拓宽联盟链的应用场景。

在介绍VRF的原理和功能前，我们先简要回顾链上常用的随机数解决方案，并分析优缺点。

  区块链随机数产生方案

通过程序生成的随机数一般都是伪随机数，伪随机数尽可能地接近其应具有的随机性，但与真随机数相比，它们由算法生成，并不是一个真实的随机过程。只要保证伪随机数的分布函数与相关性均能通过统计测试，则被认为是安全的随机数方案。伪随机数生成算法需要传入随机数种子值，简而言之，伪随机数 = 算法 + 种子。

1、链上信息做随机数种子

此方案采用纯链上信息做随机数种子，如取block.number, blockhash, blocktimestamp，保证了种子的足够随机性。

算法则可以采用哈希算法，如sha3,sha256,keccak256。示例代码如下：

pragma solidity 0.4.25;
contract Random{   // Defining a function to generate a random number    function rand(uint userSeed) public returns(uint){        return uint(keccak256(        abi.encodePacked(block.timestamp, block.number, userSeed,         block.blockhash(block.number))));        } }

• 优点：实现简单，成本最低。

• 缺点：

1、打包区块的节点可以一定程度上控制随机数生成。

2、这种方案容易被攻击。攻击合约可以按此逻辑生成随机数，则相当于提前知道随 机数结果，然后利用此随机数结果攻击用户的业务合约。

2、承诺-揭示模式

此方案是一种在规定时间内由多人参与产生随机数的流程。它的主要特点是"多人参与，两轮交互"。commit即承诺， reveal即揭示。流程如下：

1、在第一轮中，参与方各自生成随机数种子，并进行加密处理得到commit（如哈希处理），参与方将commit和随机数有效时间发送到链上；

2、在第二轮中，参与方将随机数种子明文（reveal）发到链上，合约验证commit与reveal是否匹配，并且确认随机数是在有效时间范围内；

3、合约对所有reveal（随机数种子明文）进行简单运算（如求和）产生最终随机数。

• 优点：生成的随机数安全，单方无法预知，难以共谋。

• 缺点：多方参与，成本高。需要引入惩罚机制，交互过程中不响应，且作恶者需要被惩罚。

3、通过预言机获取链下随机数

引入预言机服务，指定链下随机数网站，借助预言机获取链下随机数。

例如random利用大气噪音生成真随机数并对外提供服务，可以产生实际可靠的随机数。用户可以使用预言机服务，告知此网站url，则预言机服务可以获取此网站的随机数并回写到区块链上。目前微众银行区块链开发的Truora 可信预言机解决方案已支持该功能。random官方网站地址如下：

https://www.random.org 

• 优点：获取链下实际可靠随机数（不是伪随机数），使用简单。

• 缺点：需要信任预言机，预言机可以篡改结果，且随机数无法链上验证。

  Truora VRF随机数方案

对比可知，以上三种随机数方案各有优缺点。本次微众银行区块链团队开源的VRF随机数解决方案是基于算法实现的伪随机数，需要提供随机数种子。但此方案从算法上杜绝节点或预言机单方控制随机数的生成，或篡改随机数结果。此外，VRF随机数方案具有的一个显著优点就是具有可验证性，智能合约可以验证随机数确实是用户种子和预言机私钥生成。

1、VRF介绍

可验证随机函数( Verifiable Random Function ，简写 VRF )是一种将输入映射为可验证的伪随机输出的加密方案。广泛应用于区块链的共识算法和智能合约产生随机数场景中。 

VRF随机数方案主要原理如下：

VRF随机数的生成需要用户方和预言机服务方的两方参与。用户方提供随机数种子（seed），预言机服务方提供私钥（sk）。预言机收到用户的种子，在本地调用VRF算法生成证明（proof）和随机数结果（random），并将结果和证明传入智能合约，智能合约根据预言机服务方公钥 (pk)和用户的随机数种子 (seed)验证证明（proof）是否通过。 

Truora VRF随机数方案严格按照VRF算法规范标准化文档实现，采用的是SECP256K1_SHA256_TAI加密套件。VRF算法规范标准化文档地址如下：

https://tools.ietf.org/html/draft-irtf-cfrg-vrf-06#section-5

2、VRF使用流程

VRF使用流程跟Truora访问链下API方式类似。区别在于API方式用户需要指定url，而VRF方案需要指定随机数种子。具体使用流程如下：

1、用户需要继承Truora提供的抽象合约VRFClient实现自己的业务合约，我们提供了RandomNumberSampleVRF合约作为参考实现；

2、Truora-Service服务会监听用户的随机数种子，并且结合自己的私钥在本地调用VRF算法，生成随机数（random）和证明 (proof)。最后，Truora-Service将结果回写到VRFCore合约；

3、VRFCore合约使用预言机的公钥验证随机数证明 (proof)。验证通过后，VRFCore合约将随机数回写到用户合约。

  相关

此次迭代版本除了新增VRF功能外,增加了如下功能：

1、新增多返回值格式支持（新增string,bytes类型支持），用户可以更加灵活处理预言机 的回写结果。

2、新增合约版本号控制，方便用户管理不同迭代版本的合约。

3、新增版本升级工具和指导文档。

  即刻体验Truora

随机数广泛应用于密码学、数值计算模拟、统计研究、游戏抽奖等场景，具有极高的商业价值。欢迎社区开发者体验VRF功能，更详细的原理和使用介绍请参看我们的文档链接: 

https://truora.readthedocs.io/zh_CN/latest/  

上述优化及功能所涉及的最新代码和技术文档已同步更新，欢迎体验和star支持。

  开源地址

github代码库地址

后端代码库：

https://github.com/WeBankBlockchain/Truora-Service

前端代码库：

https://github.com/WeBankBlockchain/Truora-Web

gitee代码库地址

后端代码库:  

https://gitee.com/WeBankBlockchain/Truora-Service

前端代码库：

https://gitee.com/WeBankBlockchain/Truora-Web

文档地址：

https://truora.readthedocs.io/

首次体验Truora，可参考一键部署文档：

https://truora.readthedocs.io/zh_CN/dev/docs/Truora-Install/docker-all.html

如需升级已有版本，可参考:

https://truora.readthedocs.io/zh_CN/latest/docs/upgrade.html