PoW工作量證明是在區塊鏈網絡上形成共識的最常見方法。不幸的是，PoW具有不可忽略的能源損耗，同時研究人員一直在尋求可替代的共識機制。每種技術都旨在提高相同級別的安全性，同時降低能源需求。有許多替代的方案，例如股權證明（PoS）通常被認為是平衡權力下放，安全性和效率的最佳協議。

在PoS系統中，驗證節點將新產生區塊加入鏈中。要成為驗證人，必須在系統抵押一定額度的代幣。在成為驗證人期間，如果您被其他驗證人視為行為不端，則系統會有一定的懲罰，削減抵押的代幣金額。網絡上的任何節點都可以是驗證者，但只有一定數量的正式驗證者，同時這些驗證者是隨機選擇的。

分布式隨機性是一個比聽起來更難解決的問題。以前的系統模型要求每個節點都要提交一個隨機數，在所有網絡參與者提交他們的數字后，所有隨機數都被連接并哈希，最后該哈希函數的輸出是最終的隨機數。

仔細研究后，很明顯最后一個提交數字的人可以惡意地操縱最終輸出。如圖1所示：隨機數生成方，因為Walker是最后一個提交數字的人，他可以預先計算各種哈希值并選擇一個數字來操作輸出。但是，如果哈希函數花費的時間比最后一個參與者必須提交的時間長，則無法及時評估哈希值，這就是VDF發揮作用的地方。

可驗證的延遲函數（VDF）是一個強制時間延遲的數學序列函數。然后可以生成一個證明來驗證這個時間延遲確實發生了。通過用VDF替換上面的隨機數生成方案（圖1）中的哈希，可以強制時間延遲，這將不允許Walker過早地評估輸出。這解決了惡意行為者的問題，并使數字真正隨機。

網上有很多資源解釋VFD是如何工作的。為了進一步了解，讓我拿食物來做類比解釋。

一個蘋果進入VDF烤箱。一段時間后，蘋果派就會被烘烤出來。然后將蘋果派進行切分（這是證據）。任何人都可以將蘋果派切分并確認那些蘋果就是蘋果派。由于制作蘋果派需要時間，并且VDF也需要時間來運行，你現在已經證明有人花了一些時間來制作蘋果派。VDF的一個最重要的方面是它們是順序函數;你不能并行運行并以最短時間獲得蘋果派。就像購買更多的烤箱也不會更快的獲得蘋果派。

這讓我想到了一個要點：雖然PoS可以非常安全，但它并不像PoW區塊鏈那樣以時間鎖定。在PoW中，存在一個難度參系數，它根據網絡上的哈希功率動態而變化。這種機制使區塊時間保持不變，同時固有地創建了一個時間鎖定的鏈接列表。網絡上的新節點知道將最長的鏈視為真實鏈。在一個PoS區塊鏈中，只要擁有51％的抵押權力就可以生成一個新的鏈，這個鏈可能在幾個小時內比真實鏈更長。如果發生這種情況，新節點將無法確定網絡狀態。

而不是像PoW中那樣使用算力作為對抗區塊的資源，使用VDF來對抗區塊。要對PoS區塊鏈進行時間鎖定，您只需通過一個vdf運行已驗證塊的哈希，并將難度調整到您想要的任何區塊時間。為了使此系統正常工作，您只需要一個誠實的節點在線托管VDF。但是理想情況下，您需要運行冗余VDF以確保永遠不會低于1一個VDF。

這為PoS安全性增加了另一層; 對于歷史重寫，攻擊者現在需要掌握：

1. 51％的抵押能力。

2. 一個VDF比當前VDF快N倍。

3. 時間T = B *（Tk / N）; B是塊高度，Tk是舊VDF執行時間。

是否需要額外安全層的必要性仍有待觀察，因為在POS系統中發生51%攻擊的可能性極不可能。然而，VDF在分布式系統中的價值和應用還沒有實現。在未來幾年，VDF將徹底改變區塊鏈空間，使其更高效、更實用，最重要的是：綠色，不耗能源。

來源： 區塊鏈研究實驗室