区块链技术因其具有去中心化、不可篡改、可验证和可追溯性等特性，受到各国政府、金融机构和社会组织等高度重视。而作为区块链中的核心，「共识机制」决定了区块链的安全性、去中心化和可扩展性等重要性质，因此显得尤为重要。

最初比特币所提出的PoW共识机制，通过算力不断计算一个难题的解来获得记账权，造成资源浪费和低效率，另外各大矿池的算力垄断也导致其逐渐失去去中心化特性。

随后Staking Economy（权益经济）PoS共识机制被提出，其让获得记账权和拥有的权益相关，权益的占比和获得记账权的概率成正比。在该机制中，通过权益选择生产者节点和验证节点，由生产者节点提议区块，一组验证节点来对区块进行共识，以解决PoW机制中资源浪费，低效率等问题。

随机数方案

本质上PoW和PoS都是在解决谁出块，如何安全高效地对区块达成共识，以维护一个分布式账本。

为了更好地实现去中心化和安全性，所选取出来的节点需要保证随机。所以如何获得一个大家都认同的、安全的、一致的随机数成为关键问题。

如果直接用区块内的数据来产生随机数，那么出块节点就可以通过调整区块内的数据来控制随机数的生成，优先获得记账权，从而达到操控链的目的。这将带来安全性问题，因此基于密码学的各大方案诞生了。

VRF

目前有不少团队使用VRF（可验证随机函数）来生成随机数对选择区块生产者和验证者进行选择，每个节点私下利用随机数和权益（账户余额）秘密抽签，计算是否达到某个阈值（是否为生产者或验证者），然后再将节点身份和区块同时公布，这样节点就能避免受到攻击被阻止出块，因此具有较高级别的安全性。整体方案具备后验性（先公布区块后验证身份），但由于其秘密抽签的性质和每轮投票都更换验证人，因此需要多级步骤来对区块达成共识。

BLS门限签名

还有利用基于BLS门限签名生成随机数，通过随机数选择区块的生产者和验证组完成共识，使用阈值机制创造随机性解决了关键的「最后一个参与者」问题，即该协议中的最后一个参与者知道下一个随机值并可决定中止协议。但由于其各组成员事先确定，不具后验证性，缺乏一定的安全性，并且组内人员数量较大，需要保证大部分节点在线，通讯量巨大效率低下。

PVSS

验证人的选取是根据权益占比和概率选择区块生产者，而随机数是利用PVSS（Publicly Verifiable Secret Sharing），多方协作生成，保证生成的结果既不可预测又不被Abort，并且通过FTS（Follow-The-Satoshi）算法依据权益选取节点，整个选取过程随机并且去中心化，是第一个被工业界采用的学术界提出来的可证明是安全和健壮的PoS算法。

VDF

由斯坦福大学密码学教授Dan Boneh等人在其论文Verifiable Delay Function中提出，VDF是一个数学函数能保证结果的唯一性和过程的串行性，该函数接受一些输入参数（数据和时间等）并且保证计算需要至少一定时间后才能得到结果，验证者可以根据输入参数快速验证结果的正确性。

由于VDF的特性可将其应用以增强安全性，例如在多方交互生成数据时或从某个来源获取数据时，不直接将结果应用而是将结果输入到VDF中，避免预知和操纵结果。

总结

各类实现方案各有千秋，各自从不同角度、不同目标做出不同的解决方案，但最终无论各类随机选取方案如何实现，它们都应该以保证去中心化、安全性和高性能为最终目标。

在下一篇文章中我们将介绍PlatON中验证人选举的随机方案，敬请期待！