識算法是近年來分布式系統(tǒng)研究的熱點，也是區(qū)塊鏈的關(guān)鍵技術(shù)之一。我們從當前主流的共識算法特點入手，研究一下 VRF （可驗證隨機函數(shù)）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(qū)塊鏈與現(xiàn)實金融之間打造了一條實用通路，并在 VRF 領(lǐng)域有了更新的技術(shù)進步。

VRF 緣何在共識算法演變中崛起

眾所周知，區(qū)塊鏈是分布式網(wǎng)絡(luò)賬本系統(tǒng)，它區(qū)別于現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中心化的架構(gòu)，用密碼學(xué)和經(jīng)濟學(xué)共同打造創(chuàng)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(jié)果。然而，與比特幣相伴而生的區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)展十年來，誕生的 PoW （工作量證明）、PoS （權(quán)益證明）、DPoS （委托權(quán)益證明）、PBFT （實用拜占庭容錯）等各種共識算法，都無法突破業(yè)界公認的區(qū)塊鏈「不可能三角」：即區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)無論采用哪種共識機制來決定新區(qū)塊的生成方式，皆無法同時兼顧擴展性（Scability）、安全性（Security）和去中心化（Decentralization）這三項要求，至多只能三者取其二。

在區(qū)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(yīng)該采用何種低功耗隨機算法可以保證礦工記賬權(quán)益的公正公平性的同時，還能保障系統(tǒng)魯棒性。從以太坊遲遲未能升級 Casper 看出，真隨機數(shù)問題一直以來是 PoS 的核心問題。

在此情況下，VRF 算法近年來得到越來越多人關(guān)注，它是一種低能耗、高效率的隨機數(shù)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(xué)的新型共識模型，VRF 能產(chǎn)生具有個體屬性且可驗證的隨機數(shù)；這種算法適用于高度去中心化、節(jié)點需要主動競爭勝出而非被動指定的場景；VRF 最大的優(yōu)點是安全性，具備后驗屬性、抗攻擊能力強、對算力需求低（具有較高的經(jīng)濟性），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(jié)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(jié)點輪流往這個函數(shù)（黑盒子）里輸入值，輸入值為自己的私鑰和一個全網(wǎng)都知道的隨機數(shù)。如果輸出的隨機結(jié)果滿足閾值條件，那么就由該節(jié)點進行記賬。

VRF 擁有諸多優(yōu)點，但也存在缺點。首先，全網(wǎng)通訊造成等待時間長，從數(shù)據(jù)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 （憑證）并進行驗證的時間；然后，驗證步驟需要數(shù)輪，很繁瑣復(fù)雜；最后，簽名數(shù)據(jù)量大，占用帶寬。VRF 不僅是要求網(wǎng)絡(luò)通訊量多，數(shù)據(jù)存儲開銷也大，因為簽名的結(jié)果都需要上鏈并受其他節(jié)點驗證?？偟膩碚f，驗證耗時、大量占用網(wǎng)絡(luò)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(shù)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(tǒng)安全問題（例如 DDoS 攻擊、提案者與驗證組聯(lián)手作惡），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(qū)塊后，將提案區(qū)塊和憑證（VRF proof）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(huán)節(jié)任務(wù)結(jié)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。

另外，ZVChain 還進行了一系列增強設(shè)計：提案者多點并行方式給出提案區(qū)塊，在驗證組內(nèi)競爭簽名達成共識。而針對最嚴重的 51% 攻擊，目前在業(yè)內(nèi)有提出“系統(tǒng)健康度概念”，即超級中心需要控制 95% 的節(jié)點，才能發(fā)起類似比特幣的 51% 攻擊。這些增強設(shè)計也都是 ZVChain 的業(yè)內(nèi)首創(chuàng)。

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(qū)塊進行驗證的同時達成共識。這意味著效率將大大提高——layer 1 （一層） TPS 達 3000 以上同時又可以保持簽名數(shù)據(jù)量小、每輪產(chǎn)生唯一且不可預(yù)測的隨機數(shù)等優(yōu)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(nèi)共識，優(yōu)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(fā)進程緩慢，很多技術(shù)細節(jié)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(wǎng)上線，在三個項目中目前進展最快、開發(fā)進程也較為穩(wěn)健。

ZVChain 雙重賬戶專注服務(wù) DeFi 應(yīng)用場景

基于各家跨鏈技術(shù)的區(qū)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(jié)，監(jiān)管機構(gòu)也很難進行監(jiān)管。ZCash、Grin 等匿名幣公鏈被很多國家監(jiān)管層所排斥，也就無法真正落地，為商業(yè)應(yīng)用更好的服務(wù)。為了解決這一核心痛點，ZVChain 從底層架構(gòu)出發(fā)，構(gòu)建出一套符合商業(yè)邏輯的賬戶體系，在保護用戶隱私的前提下，滿足監(jiān)管的要求。

今年，ZVChain 正式升級為專業(yè)化金融公鏈，用開源與去中心化的區(qū)塊鏈技術(shù)為金融行業(yè)提供高安全、可監(jiān)管、易擴展的數(shù)字金融基礎(chǔ)設(shè)施和技術(shù)服務(wù)。

2019 年，除了共識算法的更新?lián)Q代，DeFi （Decentralized Finance，去中心化金融）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(xiàn)實金融體系為目標，但目前卻在區(qū)塊鏈孤立存在。然而在現(xiàn)實世界中，各國商業(yè)經(jīng)濟體系無法獨立存在，以貨幣而言，則通過貨幣匯率交易規(guī)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(shù)字金融應(yīng)用的底層框架，這將極大便利用戶使用區(qū)塊鏈技術(shù)，用戶在完成去中心化認證之后，便可以無縫使用各種區(qū)塊鏈金融服務(wù)和體驗，體驗用數(shù)字貨幣實現(xiàn)實體經(jīng)濟的各種活動，例如借貸、理財、保險、支付等。

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

ZVChain 在業(yè)界推出獨有的雙重賬戶體系設(shè)計，其賬戶分為普通賬戶（Common account）、KYC 賬戶（KYC account）和匿名賬戶（Anonymous account）三種類型：

普通賬戶（Common Account）

類似比特幣、以太坊，用戶利用客戶端程序自行產(chǎn)生一個非對稱密鑰對（私鑰+公鑰）得到一個區(qū)塊鏈的賬戶地址，普通賬戶的余額（balance）、交易信息是和現(xiàn)有的以太坊、比特幣是一樣的，無數(shù)據(jù)隱私保護，明文保存，其他用戶均可見。

KYC 賬戶（KYC Account）

個人或企業(yè)上傳上個人或企業(yè) KYC 信息，并附帶一個指定的普通賬戶，向 ZVChain 系統(tǒng)申請 KYC 認證，待系統(tǒng)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(chǎn)生的數(shù)字簽名。系統(tǒng)通過數(shù)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(zhì)來說，KYC 賬戶是經(jīng)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（Anonymous Account）

匿名賬戶的余額采用半同態(tài)加密的方式進行數(shù)據(jù)加密，礦工通過交易給出的零知識證明來驗證交易的合規(guī)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（注：若交易一方是匿名賬戶，一方是非匿名賬戶，雖然匿名賬戶余額加密，但可從非匿名賬戶的余額變更得知該交易的金額）。

ZVChain 賬戶體系匿名賬戶的生成算法，是由用戶提供的隨機數(shù) r 對應(yīng)的公鑰、守護節(jié)點公鑰，以及其 KYC 賬戶公鑰做為參數(shù)輸入而產(chǎn)生的。形象地說，利用隨機數(shù) r 的公鑰和守護節(jié)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(jīng)過數(shù)據(jù)混淆而得到的，他人無法獲得匿名賬戶與 KYC 賬戶之間的關(guān)聯(lián)。但出于監(jiān)管考慮，匿名賬戶生成算法保證了通過守護節(jié)點提交各自的秘密片段聚合，可以反解出匿名賬戶對應(yīng)的 KYC 賬戶。所以一旦出現(xiàn)用戶有涉嫌違規(guī)行為，監(jiān)管者可以找出與其交易的所有賬戶，非匿名的賬戶因為數(shù)據(jù)透明可以采用現(xiàn)有的監(jiān)管策略，但對其中的匿名賬戶，ZVChain 也提供了解決方案：

1. ZVChain 社區(qū)發(fā)起協(xié)助投票。

2. 投票同意后，針對匿名賬戶使用的隨機數(shù) r 的公鑰，守護節(jié)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。

3. 算法保證僅有守護節(jié)點（計算秘密片段需要用到守護節(jié)點的私鑰），且需要全部守護節(jié)點參與，才能反解出該關(guān)系。

其中守護節(jié)點由 ZVChain 社區(qū)產(chǎn)生，不會也不可能集中掌握在項目發(fā)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(yīng)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(shù)字貨幣的同時，無法打通實體金融與數(shù)字貨幣平臺的鴻溝。擁有數(shù)字貨幣的用戶雖然保證了隱私性，但這是以躲避政府監(jiān)管、放棄法律保護為前提。ZVChain 正是從打破這個痛點出發(fā)，從底層架構(gòu)構(gòu)建出一套符合商業(yè)邏輯的雙重數(shù)字賬戶體系，在保護用戶隱私的前提下，滿足政府監(jiān)管需要。

今年 ZVChain 加強了社區(qū)生態(tài)建設(shè)，計劃在下半年主網(wǎng)上線前代碼全部開源，同時啟動賞金計劃，借助開發(fā)社區(qū)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(fā)行總量，即將在兩個月內(nèi)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(wǎng)絡(luò)的持續(xù)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(gòu)，另外 5% 由基金會來促進社群開發(fā)等運營使用。

ZVChain 盡可能將代幣均勻發(fā)放給盡可能多的參與者，充分調(diào)動開發(fā)團隊、礦工和用戶的主觀能動性、發(fā)揮去中心化的力量，社區(qū)與技術(shù)強強聯(lián)合，才能一起構(gòu)建全球化、由技術(shù)驅(qū)動的頂級公鏈。