图 6，随机数轮次概览图
3 系统整体架构如下图 2 所示，系统有四部门构成：应用层，最终随机数层，硬件随机数层和矿机共鸣层。个中应用对外提供靠得住的随机数的挪用接口，对内提供智能合约可挪用的随机功效。
本文首发于汪晓明博客
5.3 第三阶段：随机数发生
5.2 第二阶段：预提交轮次种子
18 方案比拟Random.org 通过物理状态等方法制造随机数，好比收集大气噪声来发生随机数，今朝提供在线的随机数生成处事。Algorand 利用 Verifiable Random Functions (VRF) 来结构了一个配合随机数，在系统分叉时，按照此随机数迅速办理分歧。randao.org 为一种团结了 commit-reveal 方案和 BLS 门限签名方案的随机数处事。Dfinity 由一组出产者按照 BLS 门限签名技能发生最终的随机数。DAO 是一种无中心的组织布局，组织法则由代码描写并强制执行，任何人可自由插手退出，差异参加者间职位平等，在详细实现中 DAO 往往有智能合约来完成。
图 8，延时挪用随机数模式
图 4，硬件随机数概览图
⦁果真验证性：随机数的发生的算法果真透明，任何实体包罗随机数的出产者可能消费者均可以验证随机数的正确性。
5.4 第四阶段：随机数验证
⦁不行改动：随机数的出产者不能伪造一个随机数出来，而当一个随机数生成好后，该随机数无法被任何人修改。
硬件随机数是通过硬件产生器将物理现象的某些方面转换为电信号并通过反复采样随机变革的获取的随机数。硬件随机数保障了随机数数的不行预测性，真实性。矿机的挖矿顺序和不行预测性和前置数据源的不行改观性保障了随机数的不行节制性和公正性。
10 成果点梳理从利用者的角度上，主要成果点如下：智能合约内部挪用，外部随机数接口提供。
多出产者参加表此刻不行串谋上。在随机数的生成进程中，部门矿机连系起来，相互互换各自的私有信息，并不能影响随机数的生成进程或改变随机数的功效，或具有其他较量优势，如提前得到即将生成的随机数的部门功效。高效低耗能表此刻系统对付发生随机数无需特另外价钱。HPB 的随机数跟共鸣算法而发生，无需引入特别设备或资产质押。
图 5，硬件随机数概览图
作者：感激 HPB Wallet 开拓团队整理供
其他高机能节点在共鸣算法的层级对前一轮的硬件随机数 rand 和证明 proof 举办验证，验证的进程如下，验证者计较 True/False = VRF_Verify(PK, info, proof) ，True 暗示验证通过，False 暗示验证未通过。仅当矿机验证通过期验证者接管此区块。
⦁当前随机数确认：Rand_i = (Rand_i-1) 确认今朝生成随机数的正确性。
2 系统数据流向如下图 1 所示，HPB 的随机数最初的来历为硬件中的电压，颠末矿机（高机能节点）的处理惩罚，最终生成了安详高效不变的随机数。
⦁不行预知性：系统中任何实体， 如随机数的出产者可能消费者均无法提前预知随机数的任何信息。
如图 4 所示，初始化阶段预设 Seed 为某一牢靠值，如牢靠某一轮次牢靠的网络参数。此时的随机数为不行用阶段，因为此时随机数已被提前固化。在非初始化的阶段随机数的生成进程如下：
11 智能合约内部挪用智能合约内部，提供多个获取随机数的要领，如：获取当前区块的随机数，获取指定区块的随机数，随机数校验（给定随机数的 Input 和 Output 校验随机数的发生是否正常）等。
⦁Seed 改换；为了安详期间，Seed 在每个轮次开始时都被要求改换随机种子，随机种子的改换为从上一个轮次中随机选择一个，选择的法则凭据最后一个随机数的 Hash 对上一轮的映射功效为尺度。伪代码如下：
HPB 芯链首创人，巴比特专栏作家。十余年金融大数据、区块链技能开拓履历，曾参加建设银联大数据。主创区块链解说视频节目《明说》30 多期，编写了《以太坊官网文档中文版》，并作为主要作者编写了《区块链开拓指南》，在中国区块链社区以 ID“蓝莲花”知名。
图 7，当即挪用随机数模式
个中硬件发生随机数的进程如下：从芯片内部电压 ADC 中获取当前电压量化值，内部 ADC 为 10bit 量化，取最低位并按时采样移位，满 256bit 后输出一组随机数种子。
图 1，硬件随机数数据流向图
HPB 随机数方案担任了硬件真随机性，同时 HPB 通过挖矿的不行预知性担保了随机数的不行节制性及不行预测性。HPB 的方案中所有高机能节点均为随机数的出产者。HPB 随机数方案凭据牢靠法则对区块生成的进程举办轮次分别，每个矿机被分派的轮次有共鸣算法和以上牢靠法则同时担保。矿机在每个轮次内部依次通过硬件签名发生最终随机数，个中每个轮次随机种子有上一轮次的硬件发生。HPB 随机数最终会通过区块隶属数据的形式被永久生存，在担保随机数安详的环境下，提供了高审计性。
13 安详性阐明针对随机数方案在运行进程中大概产生的安详异常事件，特举办如下安详性阐明。
HPB 芯链官网
8 安详性要求
宽泛的说，系统需具有三点安详要求：公信力，多出产者参加，高效低耗能。公信力表此刻所有介入出产随机数的参加者与非参加者，均认为随机数具有公正性。所有相关方均认为对最终利用的随机数有共鸣的可用功效；系统的随机数的发生需满意必然的出产者数目标要，系统要求至少 3 个出产者以上，且要求数目标几多不会影响功效的公正性；系统可以高效的发生随机数，随机数的发生不行呈现过多的延时。公信力有以下几个方面保障：
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