Artikel ini memperkenalkan apa itu keacakan, memahami jenisnya, dan menjelajahi tantangan yang ditimbulkannya dalam ekosistem blockchain dan Web3.

Istilah “keacakan” mengacu pada ketiadaan pola atau ketidakdapat diprediksi. Hasil lemparan koin, pola sidik jari, dan bentuk kristal salju semuanya dianggap sebagai hal yang tidak dapat diprediksi. Sementara hasil yang tidak dapat diprediksi melimpah di alam, hal yang sama tidak dapat dikatakan untuk keacakan yang dihasilkan oleh komputer. Karena komputer adalah perangkat deterministik, mungkin tidak mungkin menghasilkan angka yang benar-benar acak hanya melalui serangkaian algoritma komputer.

Selain itu, meskipun peristiwa acak individu dianggap tidak dapat diprediksi, frekuensi hasil yang berbeda dari peristiwa yang diulang-ulang dapat diprediksi. Sebagai contoh, meskipun hasil dari setiap lemparan dadu individu tidak dapat diprediksi, probabilitas hasil dari 100 kali lemparan dadu dapat dihitung dengan kepastian yang tinggi.

Dengan interaksi ekonomi, sosial, dan budaya yang semakin terjadi di Internet, telah terjadi peningkatan permintaan selama beberapa dekade terakhir untuk meniru ketidakdugaan dunia alam dan membuat sistem digital yang mencakup hasil yang tidak terduga. Kasus penggunaan untuk ketidakdugaan ini termasuk memperkenalkan kelangkaan buatan, membangun mekanisme keamanan yang lebih kuat, dan memfasilitasi proses pengambilan keputusan netral secara kredibel.

Dalam artikel ini, kami akan membahas apa itu keacakan, mempelajari tentang jenis-jenis keacakan, dan menjelajahi tantangan-tantangan yang muncul ketika membahas keacakan blockchaindan ekosistem Web3.

Apakah Keacakan Benar-benar Acak?

Pertama, kita perlu mendefinisikan serangkaian prinsip yang membuat urutan acak. Jika sebuah urutan harus diidentifikasi sebagai acak, maka harus memiliki kualitas-kualitas berikut:

• Tidak dapat diprediksi—Hasil harus tidak diketahui sebelumnya.
• Tidak memihak—Setiap hasil harus sama mungkinnya.
• Provable—Hasilnya harus dapat diverifikasi secara independen.
• Tahan Dicurangi—Proses menghasilkan keacakkan harus tahan terhadap manipulasi oleh entitas manapun.
• Tidak dapat direproduksi—Proses menghasilkan ketidakteraturan tidak dapat direproduksi kecuali urutan aslinya dipertahankan.

Sebuah komputer adalah perangkat yang dapat diprediksi dengan rangkaian, komponen, dan seperangkat kode dan algoritma yang telah ditentukan, membuat prediksi keluaran angka acak atau urutan yang dihasilkan oleh komputer menjadi mungkin dalam kondisi tetap. Sama seperti kalkulator yang berfungsi seharusnya selalu menghasilkan keluaran 2+2 menjadi 4, sebuah komputer seharusnya selalu menghasilkan keluaran yang diberikan dengan input yang sama. Oleh karena itu, komputer mungkin tidak dapat menghasilkan kondisi-kondisi kontingen dan angka acak sejati.

Untuk mengatasi batasan ini, generator angka acak (RNGs) menggunakan seed—nilai awal (input) dari perhitungan yang digunakan untuk menghasilkan output. Seed dapat dihasilkan berdasarkan hal yang sulit untuk direproduksi—data yang ditangkap dari sebuah foto, waktu hari, gerakan mouse pengguna, atau lava lamp.

Namun, bahkan jika proses pembangkitan nomor acak sulit direproduksi, itu tidak berarti mereproduksi hal tersebut secara teknis mustahil. Jika beberapa metode pembangkitan benih yang sulit diulang digabungkan, hasilnya dapat dianggap relatif dapat diandalkan, meskipun adalah asumsi yang wajar bahwa benih-benih tersebut pada akhirnya mungkin terungkap dari waktu ke waktu. Namun, jika metode matematika yang sama digunakan saat menghasilkan benih yang berbeda, hasilnya tidak akan benar-benar acak. Pertanyaannya kemudian adalah: Jenis keacakan apa yang dapat dianggap benar-benar acak?

Pseudorandom RNGs vs. True RNGs

Secara umum, kita dapat membagi generator nomor acak menjadi dua kategori: generator nomor acak semu (PRNGs) dan generator nomor acak sejati (TRNGs). PRNGs menggunakan algoritma matematika sebagai cara menghasilkan nilai acak, sementara TRNGs menggunakan cara fisik seperti kebisingan atmosfer.

PRNG adalah serangkaian algoritma yang menggunakan rumus matematika untuk menghasilkan urutan acak yang meniru angka acak sejati. Karena komputer adalah sistem yang berbeda, angka-angka tersebut mungkin tampak acak bagi pengamat manusia, tetapi mereka mungkin mengandung pola yang dapat diungkap melalui analisis statistik yang ekstensif.

TRNGs menggunakan sumber fisik yang tidak terduga seperti kebisingan kosmik, peluruhan radioaktif dari isotop, atau statis di gelombang udara untuk menghasilkan angka acak berdasarkan fenomena alam. Karena TRNGs "mengambil" keacakan dari fenomena fisik, mereka dianggap menghasilkan keacakan yang lebih kuat (lebih tidak terduga) daripada komputer. Namun, informasi yang digunakan TRNGs juga mungkin bersifat deterministik. Jika seseorang menyisipkan diri di antara TRNG dan fenomena yang dipindainya, mereka bisa mengambil sinyal yang sama dan mengetahui persis apa urutan angka tersebut.

Sementara TRNG dapat menghasilkan urutan acak yang memiliki kemungkinan lebih rendah untuk terungkap mengandung pola yang dapat dikenali, mereka lebih mahal daripada PRNG, sehingga membuatnya tidak praktis untuk kasus penggunaan umum. PRNG juga memiliki manfaat kunci lain dibandingkan dengan TRNG—reproducibility. Seorang pengamat dapat mereproduksi urutan angka yang sama jika mereka mengetahui titik awal dari urutan tersebut, membuat verifikasi proses pembangkitan nomor acak menjadi mungkin—aspek yang membantu untuk banyakWeb3aplikasi yang menggabungkan keacakan.

Mengapa Kepentingan Acak bagi Blockchain

Keamanan acak mendasari dasar dari kriptografi yang digunakan dalam blockchain. Bahan penting dalam menghasilkan kunci pribadi untuk dompet cryptocurrency, fungsi hash kriptografi memastikan bahwa sangat sulit untuk menebak apa kunci pribadi dompet tertentu. Menurut beberapa perkiraan, jumlah kombinasi kunci pribadi yang mungkin dalam SHA-256—fungsi hash yang digunakan dalam protokol Bitcoin—hampir sama dengan jumlah perkiraan atom di alam semesta yang dapat diamati.

Konsensus terdistribusi pada dasarnya dibatasi oleh jumlah pesan yang dapat dikirim dalam jangka waktu tertentu (throughput) dan waktu yang dibutuhkan untuk mengirimkan pesan melintasi jaringan (latensi). Pada blockchain publik dengan ribuan partisipan terdistribusi yang perlu mencapai kesepakatan, setiap node yang perlu mengirim pesan ke semua node lainnya tidak akan praktis. Untuk membatasi jumlah pesan yang perlu dikirim untuk mencapai konsensus, Bitcoin menggunakan Proof of Work (PoW) sebagai sumber keacakan yang menentukan blok mana yang ditambahkan ke blockchain. Karena teka-teki komputasi yang harus diselesaikan oleh para penambang untuk berhasil menambahkan blok ke blockchain sulit untuk dipecahkan, probabilitas bahwa beberapa node akan menyelesaikan teka-teki tersebut pada saat yang sama rendah, membatasi jumlah pesan yang diperlukan agar jaringan mencapai konsensus.

Randomness juga umum digunakan dalam sistem Proof-of-Stake (PoS) untuk mendukung distribusi tanggung jawab validator yang adil dan tidak terduga. Jika seorang aktor jahat dapat memengaruhi sumber keacakan yang digunakan dalam proses seleksi, mereka dapat meningkatkan peluang mereka untuk dipilih dan mengompromikan keamanan jaringan.

Karena transparansi blockchain, semua masukan dan keluaran terbuka bagi peserta sistem, yang berpotensi membuat urutan acak menjadi mudah ditebak. Misalnya, beberapa metode untuk generasi nomor acak on-chain, seperti block hashing, mengandung celah keamanan yang mudah dieksploitasi. Jika penambang/validator memiliki kepentingan pada hasil tertentu yang diputuskan oleh nilai atau urutan acak, produsen blok dapat memengaruhi generasi urutan acak dengan tidak mempublikasikan blok yang akan memberikannya kerugian, pada dasarnya mengulang gulir dadu sampai hasil yang menguntungkan bagi mereka muncul.

Di sisi lain, solusi RNG di luar rantai adalah opak, membutuhkan pengguna untuk percaya bahwa penyedia data terpusat tidak akan memanipulasi hasil untuk keuntungan mereka, tanpa cara bagi pengguna untuk membedakan antara keacakan sejati atau yang dimanipulasi. Kedua solusi ini menjadi semakin mengkhawatirkan seiring dengan meningkatnya jumlah nilai yang diamankan oleh solusi RNG.

Randomness di Web3

Ketika orang berpikir tentang permainan blockchain, NFTprojek, atau seni digital, mereka mungkin tidak memperhitungkan pentingnya keacakan dalam menentukan hasil. Baik itu menentukan lokasi aset dalam permainan metaverse, menambah variasi ke algoritma seni generatif, menghasilkan konten kotak jarahan, mencetak NFT, mendistribusikan hadiah kepada pemenang, mengotentikasi tiket acara, atau secara berkala menentukan peserta DAO mana yang dipilih untuk peran tata kelola tertentu, aplikasi Web3 memerlukan sumber keacakan yang aman untuk menciptakan hasil yang adil dan tidak terduga.

https://youtu.be/DvBVlOLpPNg

Karena sistem-sistem ini dapat mengumpulkan sejumlah nilai dunia nyata yang cukup besar, hasil-hasil yang dapat dieksploitasi dari solusi-solusi keacakan yang suboptimal dapat menyebabkan asimetri informasi dan keuntungan yang tidak adil bagi sebagian peserta. Skenario-skenario ini seringkali dapat menciptakan siklus umpan balik negatif yang mengakibatkan ketidakseimbangan kekuatan dalam interaksi dan mengakibatkan kegagalan total dari mekanisme-mekanisme ekonomi dan teori permainan yang dirancang untuk memfasilitasi aktivitas ekonomi dan koordinasi sosial.

Mengakses sumber keacakan yang tahan manipulasi, tak terduga, dan dapat diaudit oleh semua peserta bukanlah hal yang mudah. Namun, keinginan akan keadilan dan transparansi dalam industri Web3 telah membuka banyak aplikasi dan protokol yang menonjol dibandingkan dengan rekan-rekan Web2 mereka. Kemampuan untuk mengakses sumber keacakan yang adil dan tidak tendensius dengan cara yang dapat diverifikasi membuka banyak kasus penggunaan baru dalam permainan blockchain, NFT,pengelolaan terdesentralisasi, media sosial Web3, penggalangan dana dan amal, token sosial, dan seterusnya.

Chainlink VRF

Chainlink Verifiable Random Function (VRF)adalah solusi RNG standar industri, memungkinkan kontrak cerdas dan sistem off-chain untuk mengakses sumber keacakan yang dapat diverifikasi menggunakan komputasi off-chain dan kriptografi. VRF menggabungkan data blok yang masih tidak diketahui saat permintaan dibuat dengan kunci pribadi terkomitmen sebelumnya dari node orakel untuk menghasilkan baik nomor acak maupun bukti kriptografi. Aplikasi pengonsumsi hanya akan menerima input nomor acak jika memiliki bukti kriptografi yang valid, dan bukti kriptografi hanya dapat dihasilkan jika proses VRF adalah anti-tamper.

Chainlink VRF menggunakan komputasi di luar rantai dan kriptografi untuk menciptakan sumber acak yang tidak dapat dimanipulasi.

Sejak diluncurkan, Chainlink VRF telah memenuhi lebih dari 6,5 juta permintaan untuk angka acak yang adil dan tidak bias dan saat ini menyediakan keacakan yang dapat diverifikasi kepada lebih dari 3.400 unik kontrak pintardi seluruh jaringan blockchain, termasuk Avalanche, BNB Chain, Ethereum, dan Polygon.

Chainlink VRF menyediakan sejumlah fitur kritis yang membuatnya menjadi standar industri, seperti:

• Tidak bisa diprediksi—Tidak ada yang bisa memprediksi keacakan yang dihasilkan oleh Chainlink VRF karena data blok tidak diketahui pada saat permintaan keacakan.
• Adil/tidak memihak—Nomor acak yang dihasilkan didasarkan pada distribusi seragam, artinya semua angka dalam rentang memiliki kesempatan yang sama untuk dipilih.
• Verifiable—Pengguna dapat memverifikasi integritas aplikasi dengan mengandalkan input acak dari Chainlink VRF melalui verifikasi on-chain dari bukti kriptografis.
• Tidak dapat dimanipulasi—Tidak ada yang dapat—baik itu orakel, entitas eksternal, atau tim pengembangan—memanipulasi proses pembangkitan nomor acak. Jika proses VRF dimanipulasi, node tidak dapat menghasilkan bukti kriptografis yang valid, dan kontrak pintar tidak akan menerima input nomor acak.
• Transparan—Berkat kode sumber terbuka, pengguna dapat memverifikasi proses pengambilan acak.

Dengan bantuan fitur-fitur tak tertandingi ini, sejumlah teknik keamanan bawaan, dan peningkatan berkelanjutanberdasarkan umpan balik pengguna, aplikasi yang didukung oleh Chainlink VRF dapat menghasilkan hasil yang adil secara terbukti, tidak terduga melalui RNG yang tahan terhadap penipuan dan membuka fitur dan pengalaman yang bermakna dan menarik.

Jika Anda seorang pengembang dan ingin segera menghubungkan aplikasi Anda ke Chainlink VRF, kunjungi dokumentasi pengembangdan bergabung dalam diskusi teknis di DiscordJika Anda ingin menjadwalkan panggilan untuk mendiskusikan integrasi secara lebih mendalam, jangan ragu untuk menghubungidi sini.

Disclaimer：

1. Artikel ini dicetak ulang dari [ ]. Semua hak cipta milik penulis asli [**]. Jika ada keberatan terkait pencetakan ulang ini, silakan hubungi Gate Belajartim, dan mereka akan menanganinya dengan cepat.
2. Penolakan Tanggung Jawab: Pandangan dan pendapat yang terdapat dalam artikel ini semata-mata milik penulis dan tidak merupakan saran investasi apa pun.
3. Terjemahan artikel ke dalam bahasa lain dilakukan oleh tim Gate Learn. Kecuali disebutkan, menyalin, mendistribusikan, atau menjiplak artikel yang diterjemahkan dilarang.