链上随机生成

随机性在计算机科学及其他领域有许多应用，例如在治理系统议员选举、统计或科学分析、加密计算以及游戏和赌博等场景下均发挥了重要的作用。许多需要随机性的应用程序已经在区块链网络上找到实现方法。本文介绍了如何在Substrate runtime中产生和使用随机性。

确定的随机性

在传统的非区块链计算中，需要随机性的应用程序可以选择使用从硬件得出的真实随机值，或者是选择具有一定确定性的伪随机值，但这种伪随机值可通过加密的方法使预测变得不可能。

在区块链上运行的应用会受到更严格的限制，因为网络中的所有管理者必须就任何链上值达成共识，包括注入的任何随机性数据。因为这个限制，直接使用真正的随机性是不可能的。

幸运的是，诸如可验证随机函数之类的加密基础类型的进步以及多方随机性计算的发展，使对随机性有需求的应用程序仍可在区块链中实现。

Substrate提供了一种称为Randomness 的trait，该trait将生成随机性的逻辑与使用随机性的逻辑之间的接口生成编码。此trait允许将两个逻辑段彼此独立开来编写。

开发人员在编写需要随机性pallet的时，不需要管随机性是如何提供的。相反，pallet可以要求一个现实了指定trait的随机源。 Randomness Trait提供了两种获取随机性的方法。

第一种方法称为random_seed。它不带任何参数，并返回原始的随机值。在一个区块中多次调用此方法将每次都返回相同的值。因此，我们不推荐直接使用此方法。

第二种方法称为random。它使用一个字节数组作为上下文标识符，并返回该上下文唯一的结果，这个结果独立于随机源以外的其他上下文。

实现 Randomness trait的方法有很多，每种方法都代表了在性能、复杂度和安全性之间的不同权衡。 Substrate附带了两种随机性的实现方法，如果开发人员希望采取不同的权衡方式，他们可以提供自己的实现方法。

Substrate提供的第一个随机性实现是Randomness Collective Flip Pallet。该pallet是基于大量硬抛币的实验原理，它性能很好，但不是很安全。所以仅适用于对使用随机性的pallet进行功能测试，而不适用于生产环境。

第二种随机性实现是BABE pallet，它使用了可验证的随机函数。该pallet提供了适用生产环境的随机性，已经在Polkadot中应用。但选择了此种随机源同时意味着相应的区块链底层需要采用Babe 共识系统。

Randomness trait为Substrate runtime中的随机源提供了一层方便而有效的抽象，但是该trait本身并不能提供任何安全保证。 Runtime开发人员必须确保所使用的随机源能满足所有使用随机性的pallet提出的安全要求。