2023-02-22
区块链本身不允许存在随机数，因为全部节点都需要同步计算结果，如果每次运行的结果不一样，整个网络就会混乱。也就是说，在区块链上，如果有一个函数的作用是生成随机数，这个函数需要符合两点要求：1. 返回值是不可预测的；2. 返回值是确定的。
这两点要求似乎相悖，但目前已经有解决方案了，Chainlink 的预言机提供了使用 VRF 来生成随机数的方法。由于 VRF 的特性，正好适合在区块链的场景中生成随机数。
不过现在要讨论的是另一个问题：矿工作恶。可以参考一下这篇文章的内容：How Not To Run A Blockchain Lottery
假如在区块链上运行一个彩票游戏，而矿工也参与了彩票下注，由于彩票中奖后会获得巨额奖励，只要巨额奖励超过矿工的挖矿所得，矿工就有足够的动机作恶。作恶的方式是，因为一笔交易的执行结果是确定的，而矿工会先知道结果，如果交易结果对自己不利，矿工可以拒绝出块。对于矿工来说，在经济上不一定划算，但是这种情况的存在，不但给彩票游戏增加了不公平的性质，还给了矿工作恶的权利。矿工也有被贿赂的可能性，如果矿工集体作恶，网络就乱套了。
面对这样的情况，我们需要一种方式来生成随机数，要求矿工不能知道这个数字是什么。等区块确认上链后，随机的数字才被公开。
有什么是真正的随机、难以预测呢？未来，未来无法预测。
我们可以尝试使用这样的方式：随机数用本次交易块高度 +2 个块的块哈希作为随机数种子。
比如发起一笔交易，要生成一个随机数，现在的块高度是 1，这笔交易提交后，得到的随机数是 null，真正的随机数将会在块高度达到 3 时才真正显示。因为这个随机数使用 3 的块哈希作为随机数的种子，在块高度达到 3 之前是不可能有人知道，这个数字将会是什么。
在彩票的场景中，抽奖结果在块高度为 1 是已经确定了，用户在块高度为 1 的交易中已经参与了抽奖，只是块高度为 3 时才公布抽奖结果。这样几乎能避免矿工作恶的问题，因为在块高度为 1 时，矿工也不知道结果是什么，在块高度为 3 时，参与抽奖的顺序和结果已经确定了。
那矿工在块高度 3 的时候，不还是可以拒绝出块吗？直接拒绝 1 块或者拒绝 3 块没有差别啊？
这里就需要区分两个情况：
要想达到完全随机的效果，应该使用第二种方式。
那问题又来了，当前块高度是不断变化的，这个随机值不就成变量了吗？用户在块高度是 3 的时候生成随机数，然后想知道这个随机数具体是多少，结果永远没办法得到这个值，因为等块高度是 5 的时候才真正产生这个数，而块高度是 5 的时候去查询，要等到块高度 7……
这里还需要区分两个概念：生成随机数和查询随机数。上面两种情况都是按照查询随机数的机制来描述的。
按照生成随机数的机制来设定，使用第二种方式是必须的，不然随机数就成常量了。那查询呢？不能否认的事实是，只要用户能查到的结果，矿工一定能查到，而且会提前知道。问题回到了一开始的困局，似乎无解了。
不对不对。
为什么要设定为使用块高度 +2，而不是 +1 块高度的块哈希呢？是为了避免矿工提前知道结果，如果是 +1，矿工挖出 1 个块就能知道结果，如果是 +2，矿工一般很难领先网络 2 个块。
所以更好的做法，是在块高度 1 发出生成随机数的请求，然后将块高度 2 和块高度 3 的块哈希，作为随机数种子。在这种情况下，矿工手里的第 3 个块会对随机数产生一定影响，但又不是决定性的影响，有可能第 2 个块就已经确定矿工与中奖无缘了，矿工将没有必要在第 3 个块上进行违规操作。
那如果第 3 个块也能很大程度决定随机数的内容呢？矿工仍然可以拒绝出块。
从这个角度来看，延后的块数越多，矿工的影响力越小。假如随机数由 +10 个块的块哈希决定，前 9 个块已经让所有矿工都出局了，矿工就不作恶了。
还有其他更好的方案吗？好像没有。假如将 +2 个块的块哈希作为对称加密的私钥，在 +2 块产生前随机值已经产生但是无法被解码，问题在于，合约也无法提前把 +2 块作为密钥对随机值进行加密。
只能降低矿工的影响力了。
未来无法预测，但当未来来临的时候，总有人能先知先觉。
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