CHA:ZVChain：基于 VRF 算法, 專注 DeFi 應用場景_HAI

共識算法是近年來分布式系統研究的熱點，也是區塊鏈的關鍵技術之一。我們從當前主流的共識算法特點入手，研究一下VRF為什么有可能成為破解「不可能三角」的一條切實途徑。而作為早期運用VRF的金融公鏈，ZVChain已在區塊鏈與現實金融之間打造了一條實用通路，并在VRF領域有了更新的技術進步。

作者：EricWang

VRF緣何在共識算法演變中崛起

眾所周知，區塊鏈是分布式網絡賬本系統，它區別于現有網絡中心化的架構，用密碼學和經濟學共同打造創新的共識機制和算法，展示公開透明的計算過程，達成人人可信的公正結果。然而，與比特幣相伴而生的區塊鏈技術發展十年來，誕生的PoW、PoS、DPoS、PBFT等各種共識算法，都無法突破業界公認的區塊鏈「不可能三角」：即區塊鏈網絡無論采用哪種共識機制來決定新區塊的生成方式，皆無法同時兼顧擴展性、安全性和去中心化這三項要求，至多只能三者取其二。

在區塊鏈從PoW機制向PoS機制進化之路上，不可避免地會碰到一個核心問題：舍棄POW這種強算力型的隨機算法后，PoS應該采用何種低功耗隨機算法可以保證礦工記賬權益的公正公平性的同時，還能保障系統魯棒性。從以太坊遲遲未能升級Casper看出，真隨機數問題一直以來是PoS的核心問題。

Reddit社區代幣Moons和Bricks在Kraken上市后價格飆升:8月8日消息，據CoinGecko數據顯示，Reddit的 r/CryptoCurrency社區代幣MOON和 r/Fortnite subreddit 社區代幣BRICK在過去24小時漲幅分別達到42.1%和83.4%。

此前消息，加密交易平臺 Kraken 昨日宣布上架Reddit社區代幣Bricks (BRICK) 和Moons (MOON)，并開放在Arbitrum Nova網絡的充提。[2023/8/8 21:31:59]

在此情況下，VRF算法近年來得到越來越多人關注，它是一種低能耗、高效率的隨機數算法，并提供了非對稱密鑰可驗證機制。

VRF算法，由莫卡利教授于1999年提出。作為一種基于密碼學的新型共識模型，VRF能產生具有個體屬性且可驗證的隨機數；這種算法適用于高度去中心化、節點需要主動競爭勝出而非被動指定的場景；VRF最大的優點是安全性，具備后驗屬性、抗攻擊能力強、對算力需求低，以及能快速共識。

VRF共識具備PoW算法的形，且算力要求低。你可以想象它是一個黑盒子，當你往黑盒子里扔進去一個東西，里面會隨機生成一個結果。如何將VRF運用到共識驗證當中去呢？VRF的方式是讓各個節點輪流往這個函數里輸入值，輸入值為自己的私鑰和一個全網都知道的隨機數。如果輸出的隨機結果滿足閾值條件，那么就由該節點進行記賬。

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VRF擁有諸多優點，但也存在缺點。首先，全網通訊造成等待時間長，從數據上來看，就算很小的出塊，也會有十秒鐘左右來等待所有提案者收到proof并進行驗證的時間；然后，驗證步驟需要數輪，很繁瑣復雜；最后，簽名數據量大，占用帶寬。VRF不僅是要求網絡通訊量多，數據存儲開銷也大，因為簽名的結果都需要上鏈并受其他節點驗證。總的來說，驗證耗時、大量占用網絡帶寬，是VRF的主要缺陷。

從上圖可以看出Algorand、DFINITY和ZVChain都采用VRF加其他驗證方式的PoS算法，從技術上看，共識算法的類型趨于同類。

以DFINITY為代表的項目存在有系統安全問題，ZVChain嘗試通過「后驗方式」解決。簡而言之，參與者用自己的私鑰自行計算VRF，若滿足提案條件則成為本輪提案者，打包交易完成提案區塊后，將提案區塊和憑證一起對外廣播，其他參與者通過憑證計算才能確定其身份合法性。因此，在本環節任務結束之前，參與者的角色身份均保密，極大程度避免了被惡意者「腐化」或者DDOS攻擊的風險。

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另外，ZVChain還進行了一系列增強設計：提案者多點并行方式給出提案區塊，在驗證組內競爭簽名達成共識。而針對最嚴重的51%攻擊，目前在業內有提出“系統健康度概念”，即超級中心需要控制95%的節點，才能發起類似比特幣的51%攻擊。這些增強設計也都是ZVChain的業內首創。

ZVChain在共識階段采用與BLS算法相似的門限簽名算法時，通過采用不同的橢圓曲線，以及更安全高效的雙線性對算子，可以在提案區塊進行驗證的同時達成共識。這意味著效率將大大提高——layer1TPS達3000以上同時又可以保持簽名數據量小、每輪產生唯一且不可預測的隨機數等優點。

概括來說，ZVChain通過VRF算法進行秘密抽簽，選擇多名提案者并行提案，再通過門限簽名算法來達成驗證組內共識，優化了Algorand、DFINITY中存在的上述問題。

除了共識算法，其他方面對比如下：

眾所周知，基于VRF共識算法的Algorand跟DFINITY在募資方面均獲得很大成功，但開發進程緩慢，很多技術細節無法明確獲知，Algorand今年6月上線測試，另一項目DFINITY尚未上線，而ZVChain已于年初測試網上線，在三個項目中目前進展最快、開發進程也較為穩健。

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ZVChain雙重賬戶專注服務DeFi應用場景

基于各家跨鏈技術的區別，今年許多熱門的跨鏈項目其交易信息除了交易雙方，其他人沒法獲知交易細節，監管機構也很難進行監管。ZCash、Grin等匿名幣公鏈被很多國家監管層所排斥，也就無法真正落地，為商業應用更好的服務。為了解決這一核心痛點，ZVChain從底層架構出發，構建出一套符合商業邏輯的賬戶體系，在保護用戶隱私的前提下，滿足監管的要求。

今年，ZVChain正式升級為專業化金融公鏈，用開源與去中心化的區塊鏈技術為金融行業提供高安全、可監管、易擴展的數字金融基礎設施和技術服務。

2019年，除了共識算法的更新換代，DeFi類項目的崛起引人矚目，以太坊上有超過100個基于智能合約的金融Dapp,這些項目都以連接現實金融體系為目標，但目前卻在區塊鏈孤立存在。然而在現實世界中，各國商業經濟體系無法獨立存在，以貨幣而言，則通過貨幣匯率交易規則進行交易、兌換。ZVChain的目標是打造去中心化、連接基于DeFi的各種數字金融應用的底層框架，這將極大便利用戶使用區塊鏈技術，用戶在完成去中心化認證之后，便可以無縫使用各種區塊鏈金融服務和體驗，體驗用數字貨幣實現實體經濟的各種活動，例如借貸、理財、保險、支付等。

OpenSea支持的NFT鑄造平臺Fair.xyz完成450萬美元融資:金色財經報道，由OpenSea支持的NFT鑄造平臺Fair.xyz完成450萬美元融資，此輪融資由Eden Block領投，OpenSea、NFX 和 First Minute Capital 參投。這家初創公司已與烏克蘭政府合作，該輪融資結束后估值為3300 萬美元。[2022/8/9 12:12:30]

ZVChain將從企業和消費者兩端保障更好的金融流通性。在企業端：發展電子錢包、閃兌、與銀行合作等，解決銀行、商業企業、金融流通領域遇到的難點和缺點；在消費者端：希望實現數字貨幣的流動性，實現類似數字貨幣的支付寶應用，讓用戶數字貨幣流通、交易、支付成為現實。ZVChain希望實現能摸得到、用得到的應用和場景，成為打通現實與虛擬壁壘的去中心化數字金融實用底層體系。

ZVChain在業界推出獨有的雙重賬戶體系設計，其賬戶分為普通賬戶、KYC賬戶和匿名賬戶三種類型：

普通賬戶

類似比特幣、以太坊，用戶利用客戶端程序自行產生一個非對稱密鑰對得到一個區塊鏈的賬戶地址，普通賬戶的余額、交易信息是和現有的以太坊、比特幣是一樣的，無數據隱私保護，明文保存，其他用戶均可見。

KYC賬戶

個人或企業上傳上個人或企業KYC信息，并附帶一個指定的普通賬戶，向ZVChain系統申請KYC認證，待系統確認后，該賬戶地址即成為完成認證的KYC賬戶。KYC信息上傳時，需附帶使用該地址私鑰所產生的數字簽名。系統通過數字簽名驗證來確認該用戶擁有該賬戶地址的私鑰。希望申請匿名賬戶的用戶一定需要先有一個KYC賬戶。因為匿名賬戶的私鑰會由KYC賬戶的私鑰衍生得到。本質來說，KYC賬戶是經過KYC認證的普通賬戶，所以KYC賬戶余額涉及的交易依然沒有隱私保護的。建議KYC用戶使用匿名賬戶交易，并且KYC用戶可以擁有不止一個匿名賬戶。

匿名賬戶

匿名賬戶的余額采用半同態加密的方式進行數據加密，礦工通過交易給出的零知識證明來驗證交易的合規性。所以匿名賬戶的余額是隱私保護的，交易雙方均是匿名賬戶的話，交易額也是不可見的。

ZVChain賬戶體系匿名賬戶的生成算法，是由用戶提供的隨機數r對應的公鑰、守護節點公鑰，以及其KYC賬戶公鑰做為參數輸入而產生的。形象地說，利用隨機數r的公鑰和守護節點公鑰，對KYC賬戶公鑰做了混淆得到匿名賬戶公鑰。所以匿名賬戶的私鑰是由KYC賬戶私鑰經過數據混淆而得到的，他人無法獲得匿名賬戶與KYC賬戶之間的關聯。但出于監管考慮，匿名賬戶生成算法保證了通過守護節點提交各自的秘密片段聚合，可以反解出匿名賬戶對應的KYC賬戶。所以一旦出現用戶有涉嫌違規行為，監管者可以找出與其交易的所有賬戶，非匿名的賬戶因為數據透明可以采用現有的監管策略，但對其中的匿名賬戶，ZVChain也提供了解決方案：

ZVChain社區發起協助投票。

投票同意后，針對匿名賬戶使用的隨機數r的公鑰，守護節點計算秘密片段遞交給固定用戶，該用戶聚合秘密片段，可以反解出該匿名賬戶來源于哪個KYC賬戶。

算法保證僅有守護節點，且需要全部守護節點參與，才能反解出該關系。

其中守護節點由ZVChain社區產生，不會也不可能集中掌握在項目發起團隊ZVTech手中，所以不必擔心賬戶隱私的問題。

相比于Algorand、DFINITY表示其項目普遍適用于任何應用場景，ZVChain的目標更清晰聚焦。長久以來，不管是比特幣、以太坊或是EOS，提供了加密數字貨幣的同時，無法打通實體金融與數字貨幣平臺的鴻溝。擁有數字貨幣的用戶雖然保證了隱私性，但這是以躲避政府監管、放棄法律保護為前提。ZVChain正是從打破這個痛點出發，從底層架構構建出一套符合商業邏輯的雙重數字賬戶體系，在保護用戶隱私的前提下，滿足政府監管需要。

今年ZVChain加強了社區生態建設，計劃在下半年主網上線前代碼全部開源，同時啟動賞金計劃，借助開發社區的力量讓ZVChain成為真正安全的公鏈。

ZVChain代幣ZV確定為50億枚發行總量，即將在兩個月內在國外主流交易所上線，其中代幣總量15%逐年釋放給團隊，以保證網絡的持續升級；70%由礦工挖出，釋放周期約為12年；10%將面向早期支持的機構，另外5%由基金會來促進社群開發等運營使用。

ZVChain盡可能將代幣均勻發放給盡可能多的參與者，充分調動開發團隊、礦工和用戶的主觀能動性、發揮去中心化的力量，社區與技術強強聯合，才能一起構建全球化、由技術驅動的頂級公鏈。

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