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📜 [專欄新文章] Ethereum RNG (RANDAO & VDF)
✍️ Kimi Wu
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Ethereum RNG solution（RANDAO & VDF）

RNG是Random Number Generator，也就是亂數產生器

在現實世界中要產生真正的隨機數，其實不容易，各個語言的library所提供的隨機數，都是偽隨機數，是可以預測的，不過在大部分的應用場域，都是可以應付的。區塊鏈的世界，面對的是全世界的人，怎麼產生不可預測的隨機數，就很重要，不然就可以被有心人所操作。例如Ethereum Beacon chain(POS chain)中的validator/attester(產塊跟驗證的角色)，若是可以被預測，那大概就沒有人會相信這條鏈了。而這也是Ethereum Serenity(Eth-2.0)，所遇到的問題之一。目前隨機數的產生，就由RANDOA + VDF所產生，以下就分別介紹

ＲＡＮＤＡＯ

RANDAO是利用經濟模式（獎勵跟處罰）的方式，促使在公共場域中能產生隨機變數

原理很簡單，想參加的人把拿錢來抵押，需要產生隨機數的人要付錢。所以參加者就可以從中分潤，當然不守規矩抵押的錢也就會被沒收，利用獎勵跟處罰的方式迫使大家都守規矩。詳細步驟如下：

首先，會有個收集seed的時間，例如6個block的時間。接著，想參與的人，投入某個數量的ETH到RANDAO這個smart contract（作質押），然後附上secret（某個只有你知道的值s，然後作sha3）。

等收集時間結束，就是驗證時間。此階段所有參與著需要把s傳入smart contract做驗證，smart contract會把s作sha3，去驗證是不是跟第一階段傳進來的一致。最終會把驗證過的s當作seed去產生隨機數。

最後，就是產生隨機數，然後把隨機數傳給之前有請求過的contract。然後歸還質押的ETH跟利潤分給參與者。

此外有幾個附加條件

第一階段若收集到數筆一樣的secret，只接受第一筆

第一階段會規定基本人數，若結束後未到達人數門檻，則此次的產生就失敗

若第二階段需提供s3.1 若未提供，則質押的ETH會被沒收3.2 若此階段有一個以上參與著未提供s，則此次產生失敗，並且把沒收的 ETH分給有提供s的參與者。且退還請求者所支付的ETH。

ＶＤＦ

VDF 全名為Verifiable delay functions，從字面上有點難懂在幹嘛，從運作方面做解釋，就是輸入一個值，然後運算一段時間(delay)，得出一個結果，最後這個結果是可以被輕易驗證的。如下列算式，

f(x) = g(g(g(g(….g(x)….)))) where g(x) = xor(x^((p+1)/4), 1) mod p 其反函數為h(x) = xor(x, 1)² mod p

上面提到「運算一段時間」的運算，其實是重複做同一種運算，從數學式看就很清楚，把x帶入g(x)，然後把算出的結果再帶入g(x)。所以同一段時間，如果能迭代的次數比其他人多，那其他人就猜不到結果，也就沒辦法預測亂數結果。

最後，介紹一下這兩個方法怎麼運用在Ethereum Serenity中

首先，RANDAO會在內建在Beacon chain的邏輯中，而不是一個獨立的smart contract，但RANDAO有個缺點，就是最後一位可以預測/操縱結果。如下圖，因為最後一位可以知道前面的值，所以在最後可以決定要出值或是不出，因此可以操縱結果。(目前epoch是64個slot，而每個slot是6秒，所以epoch約是6.4 minutes)
source : Justin Drake slides on DevCon4
所以設計上除了RANDAO，還多一層VDF。 VDF把RANDAO產生出來的亂數當種子去產生亂數，而且計算時間要夠長（至少要一個epoch，目前規劃是10個epoch，不過相信還會有變動），如下圖
source : Justin Drake slides on DevCon4
實際的lifecycle會像這樣，在VDF計算完後，會有一個epoch的緩衝讓這個亂數可以上鏈，然後接著下一個RANDAO mixing。
source : Justin Drake slides on DevCon4
但問題來了，怎麼確保沒有人算得比你快？？

所以Ethereum Foundation計畫做硬體，設計新的ASIC晶片來計算VDF，以確保沒人可以預測最終的亂數。實際設計當然不是Foundation的researcher們，他們找了學界跟產業的IC design專家做設計，因為硬體研發費用龐大，Filecoin也一起支援這項計畫。更多細節的部分，可以參考Minimal VDF randomness beacon

other references :RANDAO中文白皮書Justin Drake explains “Ethereum 2.0 randomness” on Devcon4

Originally published at kimiwublog.blogspot.com.

Ethereum RNG (RANDAO & VDF) was originally published in Taipei Ethereum Meetup on Medium, where people are continuing the conversation by highlighting and responding to this story.

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【孫運璿講座-劉克振分享第三波數位革命之共創模式】

由臺大商研所主辦，合作金庫協辦的第二場孫運璿先生管理紀念講座，非常榮幸邀請到臺灣工業電腦界的代表企業-研華科技 劉克振董事長，於106年12月7日蒞臨臺大。劉董事長與大家分享數位革命的變遷，以及研華科技因應物聯網崛起所提出的策略:推動共創模式引導傳統產業轉型。

劉董事長首先以《第三波數位革命》這本書為輔，帶大家走過三波數位革命的歷史。他指出數位革命約十五年一波，第一波革命，發生於1985-1999年，產品主要為PC及Internet，當時許多家家戶戶購入家中第一臺電腦。而臺灣的企業在這一波革命裡可謂相當風光，全世界十臺電腦中約有八臺是臺灣代工，躍升為PC王國。但當時是採水平分工，CPU由Intel生產，作業系統100%由Microsoft開發，硬體設備如主機板、電源、鍵盤等由臺灣製作。

第二波革命，則是行動科技的崛起，手機APP及互聯網平臺相繼出現，透過電信科技速度以及網路流量的提升，快速成長。目前全世界五家最具財力及影響力的公司，即有四家是以平臺的方式經營。這一波的特色為獨立創新，劉董事長以大陸新創APP”餓了嗎”為例，此應用程式當初由幾個學生在校園裡開發完成，其服務範疇發展至今遍及大陸，也提到Facebook、阿里巴巴以及騰訊等，皆為完全新創，而非由第一波革命中的大公司創立，其原因在於傳統大公司的強項並非創新能力。劉董事長同時分析，臺灣的環境並不適合當初的第二波革命，因為贏家通常出現在大市場，如中國、美國等，其市場共同特色為有龐大的客群支援。而歐洲、韓國及臺灣的環境相對不同，較無機會孕育出在第二波革命中成功的贏家。

第三波革命，則是目前發展中的物聯網(IoT)，其中APP的新穎程度已不復在，IoT世界的重點是雲服務、夥伴關係以及共享平臺，而APP純粹為訊息交換。物聯網影響的是傳統產業，以物聯網加上手機、Internet以及PC，即可改造傳統產業，做到垂直轉型。劉董事長引用《第三波數位革命》提出三大發展重點: “第一，物聯網、雲服務、大數據將促成傳統產業重大革新。第二， 務必找夥伴, 形成跨領域整合,可能是政府單位或傳產大公司, 加上科技平臺提供者。第三，創立第三波新創企業。”

劉董事長非常看好臺灣在第三波革命的發揮空間，認為物聯網的發展對臺灣而言是巨大的產業機會，也大力鼓勵在場的年輕人未來無論是創業抑或就業，必須瞄準浪頭，隨著它站上最高峰。同時，物聯網的市場有三大方向，分別為智慧服務、智慧城市、以及工業4.0。而研華對應以上的發展策略亦分為三階段: 第一波是提供硬體平臺，第二波是軟體加硬體的解決方案，第三階段則是推動IoT雲服務的共創整合，三波層層堆疊而發展成熟。董事長認為研華仍在第一波耕耘，同時努力往第二波走。研華的核心業務是物聯網平臺產業，而臺灣同時有二十家類似的公司，業界的優勢立基於PC的工業基礎上，已擁有相對成熟的硬體技術。劉董事長亦特別點出在硬體方面，未來5G無線網路的發展無疑大大幫助了物聯網的崛起。隨著NB-IOT產品即將問世，安裝其晶片模組更為容易快捷，且費用預估亦將相對低廉，預測可大量實行物聯網普及化。

而第二階段的重點-軟硬體解決方案，劉董事長以手機為例，涉及的範圍包括:晶片、基地臺、電信業者，再加上手機以及APP才能形成好用的手機服務，以上技術皆須靠業者自行開發完成，研華則致力於提供如上的產品整合方案，稱為Wise-Paas及Solution Ready Package (SRP).

劉董事長指出，目前未完成的是串接起不同產業，形成物聯網，也就是研華策略佈局中最重要的第三階段-共創模式，此階段的重點並非新創，而是在於傳產轉型。新創公司的強項是編寫軟體，但缺乏傳產的Domain know-how，所以需要有規模的業者提供協助。另外物聯網乃以B2B的營運模式運作，不似B2C以各種行銷模式將產品銷售予使用者，而是建基於企業與企業間的信任。年輕人自己做不大容易，所以需要中大型企業的協助。研華的角色即為串聯不同的合作夥伴，同時扶植負責系統整合的新創公司。

但哪一些產業會是物聯網的機會呢?劉董事長引用麥肯錫的報告指出，第一影響的是製造業，也就是大家常看到工業4.0，工廠因物聯網產生重大改變，智慧工廠轉變的影響力不容小覷。第二大則是健康，也就是與醫療相關的醫藥產業，第三是個人智慧裝置，再來則是智慧零售與觀光、交通、礦業等等。相較之下，智慧家居的市場反而相對狹小，因為家庭需要物聯網的情境不多，系統整合較無發展空間。

劉董事長接著為大家介紹研華的產品線特色:首先是智慧工廠，研華的林口設有一個標準的智慧工廠，特色包括戰情室、生產看板、手機連網監控等，將工廠的環境、設備還有人連結起來，視覺化地呈現工廠運作狀況。在運作透明化以後，客戶即可發現工廠原本潛藏的問題，接著進行預測演算，提升工廠效率，做到最佳化，工廠因此產生改變，即為工業4.0的道理，並不僅止於一般認為的自動化生產以及人力減省。除了提供智慧工廠的方案以外，研華另外亦有Machine to Intelligence方案、綠能方案、智慧零售以及智慧物流等產品線。Machine to Intelligence為研華自創的說法，也就是因應客戶需求，在產品中內建一套軟體。綠能解決方案則著重於大樓的能源聯網，以及廢水、空氣汙染的處理。而智慧零售的重點如同馬雲所說的”新零售”，包括半自動結帳、布局優化，以電子標籤告知消費者及變更價格等等，以大數據、熱點分析、做到庫存優化與客戶追蹤，掌握更多顧客資訊。智慧物流則著重於後裝市場，提供平臺監控車子的狀況、定位，不斷地將資訊送回總部，便於總部管理。

最後，劉董事長以《工業互聯網平臺白皮書》的一段話為當天的演講作結:”雲化服務、知識積累、應用創新便是工業互聯網平臺的四大特徵。”面對物聯網所帶來的巨大改變，勉勵大家熟記這四點訣竅，做好準備一同迎向新的數位時代!

文：商研所碩士班 黃鈺婷

每隔一兩週，就會有車友網友來問哥，有關改裝的問題........哥記得之前好像有公開回覆過，但剛搜尋不到，所以哥再ＰＯ一次，哥簡單說明一下，如果要把20i的動力數據改成28i或是30i的動力，基本上應該是不難（台灣北中南都有廠商有能力處理），但是花費的費用，倒不如買新車時一次就直接買28i或是30i的車．．．．．因為改裝並不是只有裝一個晶片就能大幅提升馬力而都沒有缺點，當馬力增加到一個程度，排氣管也要跟著換，另外引擎相關的套件也可能要跟著升級.......而且改裝動力，很難一次OK，廠商還是得要根據每部車的狀況以及車主的習慣做調整，另外還有油耗也未必能盡如人意.......另外，改裝晶片有區分所謂內寫外掛，外掛又分一階二階.....其實大家想一想就知道，如果花個五萬十萬就能把20i變成28i或30i的動力，而完全不影響保固也不會有什麼後遺症，那總代理也不用引進28i跟30i的車了.........改裝最重要的就是保固，在之前還沒有嚴格“取締“的時候，就有一些服務廠的接待顧問或是技師，瞄一眼有看到車主改裝，就直接備註改裝過，相關的零組件都不予保固，所以即便很多車主在進服務廠之前已經回復了原廠設定，但是那些改裝品只要還掛在引擎室裡面，接待顧問或技師用肉眼看就會註記.......站在服務廠的角度，這樣做並沒有錯，沒有道理車主在外廠改裝，出問題卻回原廠要求原廠處理，甚至於出保固，哥就親眼看過某款車一年爆兩次引擎，第二次服務廠就拒絕再出保固換引擎.......
錢，要花在刀口上，也要知道花錢的風險，天底下沒有那麼好康的事情，如果能夠像那些上雜誌接受訪問的車友，其實某種程度上那些車友對自己的愛車，甚至比原廠技師還要更了解.......如果各位不是對車或是對動力數據那麼有高度熱情，建議買新車時，不妨就直接拼上去，改裝，哥個人是不建議，若真的有改裝需求，找對人買車，絕對是不二法門，因為沒有新車業代幫忙跟服務廠協調，改裝之後出問題想回原廠請服務廠出保固？各位換角度想一想，若你是服務廠的接待顧問或技師，你會絞盡腦汁想盡辦法甚至是熬夜加班為了幫客戶解決問題（這客戶除了在外廠改裝之外，甚至連保養都在外面處理），還是找一個合理的理由，跟客戶說，非原廠改裝違反原廠規範，相關零件不予保固，然後請客戶離開，今天就能夠準時下班？