协议实验室与以太坊基金会合作

本次合作的目的之一，便是提前开发针对VDF硬件的优化程序并将其开源，免费共享给所有人，（令所有的VDF生成方都能使用经过优化的设备）以此减少（意料以外的）生成输出的“延时”之不确定性。

VDF结构首次提出于2018年6月，最近才被添加进“加密原语”中。详细来讲，VDF具有一个”延时“特性，即需要花费一定的时间来生成一个特定的输出（Output），且生成时间与设备数量不成正比（不论你有多少设备，生成一个输出的时间都是相似的）；同时，生成的输出可以迅速而简便的验证，无需验证方花费过多时间。VDF已广泛出现于区块链研究中，被用于复制证明（Proof of Replication），共识协议中的领导人选择，随机信标以及其他领域。

然而，为了设计实际可用的，足够安全的，高效的VDF结构，其中一个必须解决的安全问题是：来自专用硬件设施的“加速”。不可否认的是，VDF作为加密原语具有极高的实用性。但想要在现实中发挥VDF的潜力仍需要大量实践，Filecoin和Ethereum都在探索如何将VDF应用于自身协议中。

可验证延迟函数（VDF）介绍

在区块链上实现随机性是很困难的。当开发者试图在链上获取一个随机值时，时常犯的一个错误是使用诸如未来区块的哈希、区块难度或时间戳等量（quantities）来获取随机值。

比如，假设我们运行一个链上博彩游戏，用户需要猜测下一个区块的哈希是偶数还是奇数。某个矿工可以打赌是偶数，而如果他挖矿的下个区块哈希是奇数，则他将丢弃这个区块。通过丢弃哈希是奇数的区块会在一定程度上增加该矿工中彩的几率。

因此，问题在于，这些量很容易受到矿工的操控，即：从计算角度来说，观察者很容易就能够知道自己做出的选择将对链上生成的随机性带来怎样的影响；另一个相关的问题是：在权益证明协议中选出领导者（leaders）和验证者（validators），有能力影响或预测随机性的矿工可以对自身何时被选中去挖矿和生成区块进行干预。

在上述两种情况下，攻击者很容易明白不同的输入将如何影响伪随机数生成器（PRNG）生成的结果。因此，产生了可验证延迟函数（VDF，即verifiable delay functions）的定义，VDF是一些需要一定量的连续计算来进行求值的函数，但是一旦找到了解决方案，任何人都可以很容易地验证该方案的正确性。我们可以将VDF看成对伪随机数生成器的输出进行时间延迟，这种延迟可以阻止恶意行为对伪随机数生成器的输出造成影响，因为在任何人完成对VDF的计算之前，所有的输入都将确定下来。

针对计算角度的问题，VDF函数在计算方面（即便是在高度并行的处理器上）花费的时间要比在单个处理器上进行验证所花费的时间要多得多，具有连续性和可高效验证性，使用单射有理映射。此外，验证者接受错误的VDF输出的可能性必须非常小。在达到最终结果之前，任何人都无法将f(x)的输出与其它随机数区分开，这一点非常重要。

针对选出领导者的问题，VDF可以在很大程度上对可验证随机函数（verifiable random functions）加以改善，因为即使再多的并行计算（parallelism）也无法对VDF计算进行加速，并且任何非恶意参与者都可以轻易地验证其他人的VDF输出的正确性。

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编译者/作者：不详

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