預言機是連接加密世界和現實世界的中間件

互聯網誕生之后，人們有現實世界，也有了互聯網世界。如今，人們又有了一個新的世界：加密世界。這是區(qū)塊鏈帶給人們的禮物。

在過去二十多年，創(chuàng)新者們不斷融合著現實和互聯網世界，兩者相互融入，難以分開。在比特幣誕生后十多年后，加密世界也加快了跟現實世界交互的腳步。從藍狐筆記的角度，加密世界和現實世界的融合會是未來二十年最重要的發(fā)展線之一，可以與人工智能和物聯網并駕齊驅。

加密世界vs現實世界

純粹的加密世界跟現實世界有不同的運行邏輯。

加密世界運行在鏈上，通過共識機制、密碼學以及分布式節(jié)點等來保證其不可篡改性，實現不依賴于第三方的信任。智能合約運行在鏈上，同樣，沒人可以修改其代碼，也無法干擾其運行，這包括智能合約的創(chuàng)建者。在智能合約中，其執(zhí)行邏輯是，如果發(fā)生了x，那么就會執(zhí)行y，這里的結果是確定性的。智能合約可以自我驗證自我執(zhí)行，它代表了加密世界的可信賴。

而在現實世界中，很難有全局的確定性共識，充滿各種不確定的可能，例如應用是可以被修改、被終止的。在這種情況下，加密世界和現實世界的融合存在挑戰(zhàn)?；ヂ摼W世界可以將現實世界的部分搬到網上，例如將報紙雜志搬到網上，成為新媒體；將各種線下的零售店搬到網上就變成了網店。而加密世界跟現實世界的融合更復雜。

那么，兩個世界如何溝通？有沒有可能溝通？這就是預言機存在的意義。藍狐筆記之前介紹了DeFi領域中的交易協議Uniswap（《一文讀懂Uniswap》）和Kyber（《Kyber的淡出與起勢》）。今天藍狐筆記介紹DeFi中的預言機領域。

預言機連通加密世界和現實世界

加密世界和現實世界的溝通需要預言機。在藍狐筆記看來，預言機是連接兩個不同世界的“中間件”。

如果加密世界僅僅滿足于貨幣類應用，那么，僅僅通過加密世界內部也可以完成，例如比特幣的交易。但，如果想要更豐富的服務，想要滿足更多的需求，想要將智能合約的潛力發(fā)揮到最大，那么，很有必要為智能合約引入來自現實世界的數據。

有人會問，為什么區(qū)塊鏈不直接獲取這些數據？無法直接獲取。上面也提到過，因為這兩個世界的運行邏輯不同。區(qū)塊鏈上的數據都是通過共識機制達成的全局共識，而現實世界的數據并非都是共識的結果。兩個世界的連通需要可靠的預言機。通過預言機提供可信的數據，轉換成為區(qū)塊鏈可讀可用的數據。

加密世界需要哪些現實世界的數據？從目前發(fā)展看，迄今為止，需求最大的是DeFi領域，DeFi中MakerDAO、Compound、Synthetix、dYdX等都需要預言機提供的價格數據流服務。

隨著智能合約的發(fā)展，會有更多的場景需要鏈外的數據。例如合成資產智能合約，可能需要來自于納斯達克、紐交所的價格數據流；房產智能合約，可能需要來房地產市場的數據流；保險智能合約，例如航班延誤險需要航班活動的數據流；貿易金融智能合約，可能需要獲取GPS相關數據等。此外，隨著人工智能和物聯網的發(fā)展，智能合約對現實世界數據的需求只會越來越大。

除了將現實世界數據引入加密世界，加密世界的數據也可以進入現實世界。例如從鏈上向鏈下輸出數據，以支付消息的形式被路由到支付網絡等。

中心化預言機并不契合區(qū)塊鏈

為了滿足區(qū)塊鏈智能合約對鏈外數據的需求，有的智能合約采用了或采用過中心化的預言機。中心化的預言機存在什么問題？它中心化的控制方式，容易出現單點失敗的故障，一旦出現停機，會帶來損失。此外，不管是主觀操作，還是客觀被黑客攻擊，都存在被篡改的可能。即使通過公證、品牌、質押資金等也無法徹底解決潛在安全問題。

在現實中已經發(fā)生過此類問題。Synthetix曾在2019年6月遭遇過重大的預言機問題。其Synthetix Oracle，負責給Synthetix智能合約提供外部數據。它在6月25日引入了錯誤價格數據，該數據報告的KRW（韓元）價格是實際價格的1000多倍。這一錯誤數據被一個交易機器人利用，該交易機器人所有者借此兌換了3700萬的sETH，價值超過10億美元。最后Synthetix跟該交易機器人的所有者協商解決，在支付一定的漏洞賞金之后，將sETH恢復。也就是說，在這個過程中，Synthetix的中心化預言機錯誤提供了KRW價格，從而導致悲催后果。

如果中心化預言機容易出問題，那么，為了保證價格等數據不會出錯，采用人工輸入的方法是不是可行？人工輸入的預言機，在預測市場可以看到。對于人工輸入方，需要抵押資產，可以防止一定程度的作弊，且通過眾包方式，有一定程度分散化。不過，人工輸入的方法，成本較高、效率較低、無法即時反饋，不具有可擴展性。

安全是預言機的關鍵

對預言機來說，中心化或去中心化不是目的，其目的是要實現安全的可靠的數據送達服務。（從藍狐筆記的角度，“去中心化”這個詞并不是很好的表達，“分散化”或“分布式”是更恰當的描述，因為從目前實踐來看，沒有真正的去中心化，只是節(jié)點更多更分散而已）

智能合約的代碼邏輯執(zhí)行中，一旦發(fā)生了X，就會觸發(fā)Y。這種方式保證了可信賴、透明；但是，如果輸入的數據是錯誤的，那么，也會帶來損失。就像上面提到的Synthetix案例一樣，由于其輸入的韓元價格數據是正常價格的1000多倍，導致產生嚴重后果。Synthetix是合成資產交易平臺，用戶通過抵押SNX代幣生成合成資產。合成資產可以是BTC、ETH這些加密貨幣，也可以是特斯拉股票、大宗商品等。不管是加密貨幣還是股票、黃金，Synthetix的合成資產交易都需要精確的資產價格數據流。一旦價格數據出現問題，后果不堪設想。

同樣，MakerDAO協議中用戶使用ETH進行抵押，可以生成穩(wěn)定幣Dai，其抵押率在150%以上，假如輸入的ETH數據是惡意的，它導致大多數用戶資產被清算，且還有14%的罰金。如發(fā)生這種極端情況，MakerDAO系統將無法運行下去。同樣，Compound、dYdX等DeFi項目也是如此，都需要預言機提供正確的價格數據流，以保證其系統安全。

可以說，預言機是DeFi領域大多數項目的共同問題（Uniswap除外，它無須預言機提供價格數據服務）。如果沒有安全的預言機，DeFi大廈就沒有穩(wěn)固的地基，也無法擴展壯大。目前DeFi已經鎖定超過6.8億美元價值的資產，且還在持續(xù)發(fā)展中，如果預言機出問題，幾乎是不可承受之重。

既然中心化預言機有潛在安全問題，那么，如何獲得更安全的預言機服務？關于這一點，ChainLink早在2017年就提出來了，不得不說，這在當時是具有遠見卓識的，畢竟2017年DeFi還沒有發(fā)展起來，預言機的需求也不明顯。

ChainLink預言機如何連接兩個世界

上述可以得出兩點：一是，預言機是加密世界和現實世界實現溝通的不可或缺的“中間件”。這決定了其重要地位，會有越來越大的市場規(guī)模。二是，預言機安全非常重要，它是很多智能合約，尤其是DeFi大廈的基礎構建塊，安全是其安身立命之本。

那么，ChainLink是如何來連接加密世界和現實世界的？

1.ChainLink預言機的工作流程

ChainLink預言機的工作流程大致有如下幾步：

用戶智能合約（USER-SC）從鏈上發(fā)出請求

ChainLink智能合約（CHAINLINK-SC）為預言機記錄一個事件

ChainLink Core接到事件，并路由任務，給到適配器

ChainLink適配器向外部API發(fā)出請求

ChainLink適配器處理響應，并將其返回給Core

ChainLink Core將數據報告給ChainLink智能合約（CHAINLINK-SC）

ChainLink智能合約匯總響應，加權得出一個最終反饋，并將其發(fā)送給用戶智能合約

ChainLink目前以太坊為主構建，未來也會支持其他智能合約平臺，例如跟物聯網公鏈IoTeX和分片公鏈Harmony等都有合作。

為了實現上述工作流程，ChainLink從架構上可以分為兩個部分：鏈上部分和鏈下部分。

*ChainLink的加密世界部分

ChainLink智能合約響應用戶智能合約的數據請求或查詢。它包括三個組成合約：聲譽合約、訂單匹配合約以及匯總合約。其中聲譽合約記錄的是預言機服務提供者的歷史表現；訂單匹配合約通過SLA（Service Level Agreement，服務水平協議）為預言機需求者提供選擇，例如價格水平、預言機數量、聲譽等，并根據需求確定預言機服務提供者；匯總合約匯總不同預言機的響應，并加權計算出最終結果。

總的來說，ChainLink鏈上的工作流有三步：一是，選擇預言機；二是，報告數據；三是，匯總得出結果。

用戶選擇預言機主要是通過指定SLA提案，可以選擇查詢參數、預言機數量、聲譽情況、價格水平等。根據這些，可以進行排序、過濾，最后作出選擇。確定SLA提案之后，它會被提交到訂單匹配智能合約，滿足SLA要求的ChainLink節(jié)點選擇是否對提案出價。如果預言機服務提供者出價，則會被提交至合約，同時附上質押金，如有不當行為，會被沒收。一旦SLA接收到足夠多的符合要求的出價，出價窗口關閉，并從這個出價池選擇最終的預言機服務者。沒被選上的則其押金會被退還。

一旦執(zhí)行SLA任務的預言機被選定，接下來就是鏈下的預言機執(zhí)行協議，并向鏈上報告數據。當預言機合約收到預言機提交的結果后，這些結果會被反饋到匯總合約。匯總合約計算加權結果，得出最終的反饋答案。加權答案會返回給用戶智能合約，從而觸發(fā)特定功能。同時，每個預言機響應的有效性都會反饋給聲譽合約。

當然，這個匯總加權處理方式可以有多種。有的需要在進行匯總前將異常值去掉，比如可以拋棄離散值，比如在計算時，去掉最大和最小的值，并輸出剩余值的中位數等。

*ChainLink的現實世界部分

ChainLink的現實世界部分，也就是其鏈下部分，主要由預言機節(jié)點網絡組成，這些節(jié)點連接到公鏈（如以太坊網絡）。這些節(jié)點獨立收集來自現實世界數據源的數據，以響應鏈上請求的需求。

ChainLink Core 節(jié)點軟件負責與區(qū)塊鏈交互，CHainLink節(jié)點的工作是完成各種任務。每個任務有一組小的子任務。每個子任務執(zhí)行特定任務，然后將其結果傳遞到下一個子任務，由此得到最終結果。ChainLink節(jié)點軟件內置了一些子任務，包括HTTP請求、JSON解析、轉換為各種區(qū)塊鏈格式等。

除內置子任務類型，通過創(chuàng)建適配器也可以自定義子任務。適配器是具有最小REST API的外部服務。通過以面向服務的方式對適配器建模，只需在程序前添加小的中間API，可實現任何編程語言的程序。很多適配器都是開源的，服務可以審計，且由不同的社區(qū)成員運行。各種不同的適配器由不同的開發(fā)者開發(fā)，確保適配器之間的兼容也關鍵。ChainLink與基于JSON模式的模式系統一起使用，以指定每個適配器需要什么輸入以及如何來格式化它們。

2.分散化是ChainLink實現安全連接的基礎

實現預言機本身并不算很難，難的是提供持續(xù)安全的預言機服務。上面藍狐筆記也提到過，中心化預言機面臨的難題包括單點失敗、數據保密、數據不被篡改等。為了實現安全的預言機，去中心化的方式，也就是分散化的方式是實現安全的基礎探索。

針對預言機可能出現的安全漏洞，ChainLink提出了去中心化為主的安全方法，其本質也就是分散化，其中包括數據源的去中心化、預言機節(jié)點的去中心化。當然只有去中心化還不夠，ChainLink還考慮了使用可信硬件、對數據源數據進行簽名等方法來確保安全。

首先是數據源的去中心化。如果只有一個數據源，一旦該數據源被黑客篡改、或停機等，那么預言機就不安全。分散化是一種解決方案?？梢酝ㄟ^多個來源的數據，獲得多個反饋，以分散風險。

其次是預言機節(jié)點的去中心化。不同的預言機節(jié)點可以從一個或多個數據源獲取數據，同時也可防止部分惡意節(jié)點輸入錯誤數據。即便其中部分預言機存在錯誤，只要通過ChainLink匯總合約的加權計算，也有機會得出更可靠的響應。

不過，這里存在搭便車問題。有的節(jié)點可能會為了節(jié)省收集數據成本，抄襲其他節(jié)點的響應數據，不僅對其他節(jié)點不公平，同時也實質上降低了預言機節(jié)點數據源的分散化，從而不利于安全。ChainLink會采用加密提交方式，由預言機節(jié)點發(fā)送加密的響應到CHAINLINK-SC智能合約，在達到一定數量，并發(fā)起第二輪時才會揭示反饋值。

ChainLink開始時采用的是合約內匯總的方式，長期來說會采用鏈外匯總的方式。合約內匯總的問題是成本問題，它會涉及鏈上預言機消息傳輸和處理的成本。如果節(jié)點多，這里可能會有很高的成本。更省錢的方法是在鏈外執(zhí)行反饋的匯總，然后向CHAINLINK-SC發(fā)送一條消息。ChainLink還提出使用門限簽名的方法（藍狐筆記：threshold signature），例如使用Schnorr簽名。鏈外匯總的系統利用了基于門限簽名的分布式協議，可以防止f《n/3預言機的搭便車抄襲情況。

3.ChainLink實現預言機安全的其他措施

僅有去中心化（分散化）的方式，還無法實現全面的安全。ChainLink還考慮其他的措施，例如包括可信硬件、來源數據的數字簽名、以及其安全服務。

可信硬件和數字簽名方面是ChainLink實現預言機安全長期要做的事情。下面主要介紹在早期預言機服務中，ChainLink為提高安全的措施，也就是其主要安全服務，其中包括：驗證系統、聲譽系統、認證服務、合約升級服務。

首選看驗證系統。ChainLink驗證系統監(jiān)控鏈上預言機的行為，并提供指標，幫助用戶做選擇。指標包括可用性和正確性?？捎眯灾饕涗涱A言機沒有即時響應查詢的失敗次數。正確性就是指正確的響應。如果偏離值大，可以比較其他節(jié)點的響應得出。在鏈上處理匯總數據時，預言機的活動是可見的，不過在鏈下執(zhí)行匯總時，就無法直接觀察其可用性和正確性。對于鏈下反饋的正確性方面，ChainLink要求預言機對其響應進行數字簽名，而其他節(jié)點可以報告有明顯錯誤的行為（舉報偏離值過大的節(jié)點），報告節(jié)點會獲得獎勵?？捎眯员容^難監(jiān)控，ChainLink要求預言機對從其他預言機收到的反饋結果進行數字簽名的證明，也就是讓別人來證明自己的成功率。驗證合約會接受這些證明。

其次是聲譽系統。聲譽系統主要記錄歷史表現。主要包括：分配的請求總數（完成響應和未完成響應的）；已完成的請求總數，可以計算出完成的成功率；被接受的請求總數，通過計算被合約接受的請求總數，然后跟其他節(jié)點做比較，并與總完成的請求總數對比，由此得出準確率；平均響應時間：它基于完成的請求來計算；質押金額：被鎖定的罰金數額，可以計算節(jié)點的犯錯成本。為了獲得好聲譽，節(jié)點會正確行事。

最后是認證服務。認證服務主要是為高質量的預言機提供者做信用背書。不過這會被人們誤認為是許可節(jié)點參與的意思。這種服務在早期為了獲得安全存在的一定的必要性。當然長期看，能否找到更合適的方法也值得考慮。認證服務會監(jiān)控驗證系統的數據統計，尤其對高價值交易的響應進行審計，還有鏈下審計，包括事后審計等。同時，這么做也是考慮了女巫和鏡像攻擊的可能性。女巫攻擊會通過控制預言機池，提供錯誤數據，影響最終答案。為減少操作成本，女巫攻擊者還會采用鏡像，這些惡意預言機會在鏈下共享數據，假裝有獨立數據源，這樣結果是減少了數據源的分散化，降低了安全。長期看，這可以通過使用可信硬件來解決。短期則需要一些認證措施。

ChainLink的價值從何而來

LINK代幣是其預言機數據交易市場的支付媒介，同時也是工作權利代幣。ChainLink網絡使用LINK代幣向節(jié)點運行者支付費用，以獲得節(jié)點提供的鏈下數據流中檢索數據的服務、將數據格式化為區(qū)塊鏈可讀格式、鏈外計算、以及保證正常運行。用戶智能合約為了使用ChainLink預言機節(jié)點，它們也需要向其所選的ChainLink節(jié)點支付運營費用。

由此可見，LINK的價值來源于ChainLink預言機服務市場的規(guī)模。

去中心化預言機市場的潛力

去中心化預言機領域有多大？智能合約承載價值的規(guī)模越大，去中心化預言機的需求也就越大。假如Maker、Compound、dydx等DeFi項目的規(guī)模達到幾十億上百億美元時，預言機安全的重要性可想而知，它需要更多的節(jié)點參與，更多的數據來源參與，更安全的技術基礎（如數據加密和可信硬件等）設施參與，更多預言機安全方案的探索。

對于有數十億上百億規(guī)模的價值來說，其中幾千萬美元甚至幾億美元用來保證其安全也是值得的。支付給預言機的服務成本，其本質是安全成本。隨著合成資產等衍生品市場的發(fā)展，這個市場有可能比現貨市場的規(guī)模更大，所以，對安全的預言機服務的需求也會越來越大。

結語

預言機是連通加密世界和現實世界的“中間件”。它關系到加密領域的可持續(xù)發(fā)展，尤其是對DeFi領域來說，其重要性顯而易見。

而對預言機來說，最核心的是安全問題。只有解決了安全問題，它才有立身之本。在解決安全問題的方法中，去中心化是達成安全的重要方式。ChainLink提出了一系列的解決方案，包括數據來源的去中心化、預言機的去中心化、可信硬件、對數據的簽名，以及安全服務措施（驗證、聲譽、認證、合約升級）等。它為人們在去中心化預言機領域的探索開啟了一條道路。

同時，也有人認為ChainLink的去中心化程度還不夠，在安全上還有提升空間。那么，不妨更多的預言機網絡進來探索，以提供更多選擇。接下來藍狐筆記如有機會將關注預言機領域的其他選手。也許未來不只有ChainLink，還會有其他預言機網絡也會隨著智能合約應用的興起而發(fā)展壯大。這個領域不會只有一家選手，隨著市場增長，只要能夠實現更安全的預言機，機會還有，格局未定。
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