除了IPFS与Filecoin外，协议实验室还有许多在构建 web3中起到重要作用的工具、软件，星际云存在之前的文章中分别介绍了IPLD与libp2p，今天这篇文章，让我们来了解drand（发音为dee-rand）。

不知道你是否

几千年前，人类靠掷骨头来随机决定命运，现在，人们也会靠随机选球决定彩票，通过掷硬币为自己做决定，最原始的方式仿佛最有效，但事实真的如此吗？1980年，宾夕法尼亚州的一位主持人通过使用加重的球来选择中奖号码而被捕，这说明了一个问题，越简单原始的随机性，越容易被人为操控。

我们需要怎样的随机性？

随着越来越多复杂系统如加密、网络安全、选举审核等其他领域对随机数的需求，人们开始

随机性的质量十分重要。并非所有随机性都是好的随机性，一些过于简单的随机性非常容易被预测到，这种可预测的随机性很容易为黑客提供可乘之机。而好的随机性并非那么容易就能产生。

随机性的质量是通过其不可预测性来衡量的，这种不可预测性是被称为“熵”的随机性。熵可以度量一个数字的不可预测性。对于随机性来说，熵越大越好。但由于计算机是确定性系统，因此使用计算机算法来创建真正的高熵随机性在算法上几乎不可能实现。

除此之外，我们还需要

由于物理随机性是由单一来源生成，导致很容易产生偏差。如果可以通过控制、操纵或以其他方式影响随机性的来源，那么就可以生成具有明显偏向性的随机结果，从而得到对自己有利的结果。

在一些如选举审核和加密领域中，还需要随机性才能公开验证，如果无法验证收到的数字是随机的，那么系统容易受到攻击和操纵。

综上所述，具有高熵性、无偏性和可公开验证且可以大规模产生随机性的生成器是最理想的，虽然非常难以实现，但drand做到了。

Drand是什么？

Drand也可以称为随机信标，其功能是生成所有人都可以使用的公开可用随机性。由于其网络分布在多个服务器节点，也不会引起中心化故障，也意味着drand天生具有无偏性，无法被某个内部人员或单个节点破坏。

它由协议实验室的研究员Nicolas Gailly开发，几个大学实验室与研究机构合作共同完成，最初发表在论文《可扩展抗偏分布随机性》中。为了安全的执行功能，drand网络中所有节点在规定时间间隔里（称为回合）共同协作生成随机性，对于每一轮随机生成，drand提供以下属性：

熵联盟

运行drand的团队被称为“熵联盟”（League of Entropy）。除了协议实验室，还包括Cloudflare、智利大学、洛桑联邦理工学院（École polytechnique fédérale de Lausanne，EPFL）、Kudelski Security和EPFL研究员Philipp Jovanovic和Ludovic Barman。每个组织和个人负责的部分不同，他们以不同的方式来产生随机性。

1. Cloudflare的LavaRand：

LavaRand从位于旧金山总部的Cloudflare熔岩灯墙中获取高熵。灯内“熔岩”的不可预测的流动状态被摄像机捕捉为输入信号，该摄像机将输入反馈到产生随机值的CSPRNG（加密安全伪随机数生成器）中。

2. EPFL的URand：

URand的力量来自/dev/urandom上每台计算机上的本地随机生成器。随机输入是从诸如键盘按键，鼠标点击，网络流量等输入中收集的。URand将这些随机输入捆绑在一起，从而产生连续的随机流。

3. UChile的Seismic Girl：

Seismic Girl每分钟从五个被查询的信息源中提取超级可验证的随机性。这些来源包括：智利震动和震动的测量；来自当地广播电台的信号流；精选的Twitter帖子；来自以太坊区块链的数据；和他们自己现成的RNG（随机数发生器）卡。

4. Kudelski Security的ChaChaRand：

ChaChaRand使用基于ChaCha20流密码的CRNG（加密随机数生成器）。

5. 协议实验室的InterplanetaryRand：

InterplanetaryRand利用熵的力量，通过使用环境噪声和Linux PRNG并辅以cpu来源的随机性(RdRand)，确保协议在时空上的安全性。

熵联盟提供了任何用户都可以从leagueofentropy.com检索到的公共随机性。用户将能够查看每60秒生成的512位字符串值。从理论上讲，随机性的生成可以在硬件允许的范围内尽可能地快，但这对于大多数用例来说并不是必需的。每60秒生成一个值相当于在24小时内为用户提供了1440个随机值。

Filecoin如何使用drand？

对加密货币而言，随机性是保证其安全有效运行必不可少的一环。Filecoin依靠良好的随机性值来维持“活跃度”，即保持所有客户对Filecoin区块链正确历史的共识。此外，Filecoin还使用随机性来进行领导人选举以确定哪个矿工挖出新块。

领导人选举是 Filecoin 区块链增长的方式。Filecoin 区块链中的区块按纪元（epoch）排列，每个纪元都有可能选举出多个领导人。

在领导人选举中，会按照矿工向Filecoin网络贡献算力的权重从一组矿工中至少选出一名领导人。被选出的矿工通过在区块链上生成下一个区块并获得该区块的奖励来开始一个新纪元。

领导人选举记录了Filecoin区块链的历史，领导人选举过程的不可篡改性、公正性、不可预测性及公平至关重要。

为了确保选举的公平公正，Filecoin需要良好的随机性。同时，Filecoin 需要它所使用的随机性可以公开验证，因为当选的领导人需要某种方式向其他矿工证明他们是真实被选举出的。

Drand 为领导人选举的公平性与安全性精确地提供了其所需要的高熵、无偏和可公开验证的随机值。

其独特的功能确保 Filecoin 的领导人选举具有与 drand 一样的容错能力、无偏性以及防止被操纵。通过使用 drand 作为随机值的来源，Filecoin 网络可以保证其活跃度。

安全有效的随机性是所有现代计算系统的关键组成部分。对于未来的互联网来说，随机信标是必不可少的，drand快速发展，不仅为互联网行业奠定了基础，更是为许多领域提供了更好的选择。它的分布式、去中心化解决方案，一定能在解决全球范围的问题上出一份力，让我们拭目以待！