什么是区块链预言机(BlockChain Oracle)

什么是区块链预言机(BlockChain Oracle)

预言机(Oracle)是区块链中非常重要的一个功能,但我发现很少有人讨论,可能很多人对此并不了解。而网上关于预言机的文章并不多,很多没有讲透彻,甚至还曲解了它的概念。所以我写了这篇文章,分享给大家,相信看完一定会对 Oracle 有一个深层次的了解。

1、预言机(Oracle)是什么?

18 年 11 月 6 日,中国人民银行发布的《区块链能做什么?不能做什么?》报告中,是这样对预言机定义的:

区块链外信息写入区块链内的机制,一般被称为预言机 (oracle mechanism) 。

预言机的功能就是将外界信息写入到区块链内,完成区块链与现实世界的数据互通。它允许确定的智能合约对不确定的外部世界作出反应,是智能合约与外部进行数据交互的唯一途径,也是区块链与现实世界进行数据交互的接口。

听上去很难理解,我们举例来说。

大家会很形象的把公链比作操作系统,DAPP 类比的话就是 APP,那么预言机可以形象的比做 API 接口。API 是一组定义、程序及协议的集合,通过 API 接口实现计算机软件之间的相互通信。这个类比虽然不准确,而预言机正是扮演这样的角色,预言机是区块链和现实世界之间的纽带,可以实现数据互通的工具。

2、大家对预言机或 Oracle 的误解

提起预言机,很多人的第一反应是预测市场,在区块链领域预测市场好像更为人所知,比如像 Augur 这样的项目。预言机这个名词确实容易联想到预测,实则并不是,预言机实际上还可以为预测市场提供最终的结果。

而提起 Oracle,大家都会联想到甲骨文公司(Oracle)或 Oracle 数据库,在区块链世界中,预言机与 Oracle 公司和数据库也没有任何关系。

Oracle 这个词最初是来源于古希腊宗教,意为“神谕、先知、预言”。在互联网领域,预言机(Oracle Machine),又称谕示机,是一种抽象电脑,用来研究决定型问题。可以被视为一个多了个黑盒子(预言者)的图灵机,这个黑盒子的功能是可以在单一运算之内解答特定问题。这么看来区块链领域的预言机也是像一个黑盒子,用来解决区块链与现实世界中间的特定数据问题。

3、区块链为什么需要预言机?

区块链是一个确定性的、封闭的系统环境,目前区块链只能获取到链内的数据,而不能获取到链外真实世界的数据,区块链与现实世界是割裂的。

一般智能合约的执行需要触发条件,当智能合约的触发条件是外部信息时(链外),就必须需要预言机来提供数据服务,通过预言机将现实世界的数据输入到区块链上,因为智能合约不支持对外请求。

区块链是确定性的环境,它不允许不确定的事情或因素,智能合约不管何时何地运行都必须是一致的结果,所以虚拟机(VM)不能让智能合约有 network call(网络调用),不然结果就是不确定的。

也就是说智能合约不能进行 I/O(Input/Output,即输入/输出),所以它是无法主动获取外部数据的,只能通过预言机将数据给到智能合约。

我们通过一个例子来说明一下。假设现在我被关进了一个小黑屋里(不要多想,只是例子 =-=),我对外面的世界发生了什么几乎一无所知,不知道外面是否有人,即使呼叫也没有人回应,只有外面的人在门口把他看到的听到的都告诉我,我才可以得知外面的世界。

Photo by Andres Iga on Unsplash

而智能合约就像这个例子中的我一样,它无论何时何地,都无法主动向外寻求信息,只能外部把消息或数据给到里面。而预言机就是这个在外面输送消息和数据的人。

好像这么看来,智能合约并不是很智能呀,智能合约其实是完成的不太智能的事情,即写好了条件和结果,当给它条件的时候,就可以触发,当然有些情况下还需要合约相关的人进行私钥签署才可以执行。

网上很多文章其实都有水分,比如智能合约某个时间或者触发某个条件就可以自动执行之类的,这样的句子在逻辑上可能是有问题的,或者大家把智能合约神话了,而关于预言机的很多文章也有水分,描述的并不准确。

以上就是区块链为什么需要预言机,因为智能合约无法主动去获取链外的数据,只能被动接受数据。

4、预言机怎么解决这个问题

来源:Chainlink 白皮书

这就是理想中预言机的工作流程,即用户的智能合约把请求给链上 Oracle 合约,通过链下的 API 接口获得外部数据,更确切的说是外部把数据给链上的 Oracle 合约,然后 Oracle 合约再把数据给用户的智能合约。

或许很难理解,因为在互联网中,调用数据是非常容易的,只需要在程序中写调用的代码就可以了。但是区块链与外部世界的数据交互,确实不能进行这样的操作。

5、预言机的应用场景有哪些?

预言机作为区块链与现实世界进行数据交互的桥梁,应用场景非常多,可以说一切需要与链下进行数据交互的 DApp 都需要预言机。比如金融衍生品交易平台、借贷平台、快递追踪/IoT、稳定币、博彩游戏、保险、预测市场等,目前最主要的场景就是 DeFi。

先说 DeFi 领域的项目为什么需要预言机。类似 DAI 这样的稳定币系统,需要获取 ETH 的实时价格,来判断所抵押的加密货币是否达到了平仓价格进而触发平仓。假设有 1000 个节点,那就需要向交易所(比如币安)或 CoinMarketCap 的 ETH / USDT 交易对进行 1000 次的 API 数据请求 ,但是,由于 ETH 的价格是实时变动的,加上网络延迟、计算速度等原因,每个节点获取到的价格可能都不相同,这部分数据被输入到智能合约后,节点间无法达成共识,那么整个系统就会崩溃。

所以在 DeFi 领域稳定币、去中心化杠杆交易、金融衍生品交易等都需要预言机,只是短期内大多数项目选择使用自己搭建的预言机服务,但实际上这会有很多问题,比如单点故障、易受攻击等,比如知名的衍生品交易平台 Synthetix 在 19 年 6 月份遭遇了 oracle 攻击,损失超过 3700 万枚 sETH,「Synthetix平台遭Oracle攻击,攻击者篡改汇率,低价大量换购sETH - 巴比特」。

Synthetix.io

这个事件的具体原因可以在这篇文章中查看「中心化预言机有多“脆弱”?从 Synthetix 被攻击事件得到反思」,所以长久来看,去中心化预言机是更好的方式。

其次再聊下博彩游戏为什么需要预言机。博彩游戏的核心是不可预测、可验证的随机数,从而决定赌注的最终结果,但是在链上是无法生成随机数的或者说在链上的随机数是可以被预测和破解的,这时候就需要预言机从外部给智能合约安全的、不可预测的随机数。

现在的大多数博彩游戏都是在链上生成随机数,所以很容易被预测和破解,导致资产被盗,大家有兴趣的可以去看一下DApp被盗的相关研究报告,很多因为随机数问题被盗的。比如 BetDice、Dice2Win。

如果大家很感兴趣,可以看一下我男神 DOS Network 创始人@nrek jonny 关于《智能合约中的随机数》的分享。其实,早在 Fomo3D 这个游戏出来之后,以太坊的 Team Leader 就在推特上说过链上是无法生成随机数的。Dear devs... you can`t generate random numbers on chain!

Peter`s twitter

我们再来看一个关于快递追踪的例子。

假设当我通过某个 DApp 购物平台购买某件物品快递过来的时候,真实世界中的快递寄送或到达信息,就可以通过 Oracle 把数据传递到链上,然后触发链上的智能合约,我用自己的私钥确认收到了快递,并完成付款。

其他的案例就不细说了,比如稳定币需要链下的利率,保险需要链下的病例或车况等,具体可以看这篇文章《Oracle—区块链与现实世界的纽带》。

6、目前预言机项目和解决方案有哪些?

目前在预言机领域探索的项目还不是很多,每一个项目的预言机解决方案都略有差异,我找了几家典型的预言机项目,做一个简单的阐述。

Oraclize:为以太坊提供中心化预言机服务

Oraclize

Oraclize 依托亚马逊 AWS 服务和 TLSNotary 技术,是一个可证明的诚实的预言机服务,不过它是中心化的,目前只能在以太坊网络使用,而且gas费较高。但是不妨碍它是目前很受欢迎的预言机服务,也可能是因为还没有更好的选择吧。这里有 Oraclize 详细的使用说明:Oraclize Documentation

Chainlink:以太坊上第一个去中心化预言机解决方案

Chainlink

Chainlink 的解决方案是通过在链上的智能合约和链下的数据节点,通过奖惩机制和聚合模型的方式,进行数据的请求和馈送。不过也有一些不足,比如链式聚合成本较高,拓展性差,基于声誉系统容易集中化。他们更关注支付场景的应用,比如帮助银行与企业之间建立智能合约。

欧链 OracleChain:EOS 上的第一个去中心化预言机解决方案

OracleChain

欧链很早就提出了预言机的想法和方案,采用自主的 PoRD 机制(Proof-of-Reputation&Deposit),本质上是一种抵押代币奖惩机制的声誉系统,奖励数据节点惩罚作恶节点,可以实现 Augur、Gnosis 等预测市场应用的功能,还能支撑对链外数据有更高频率访问需求的智能合约业务。预测市场的结果本身有时也可以作为 Oracle 的输入数据源,欧链更像是预测市场,而且不足是单纯的声誉系统容易集中化。目前欧链只在 EOS 上开发,而且专注于提供随机数服务。

DOS Network:支持多条主流公链的去中心化预言机服务网络

DOS Network 是一个 Layer-2 的预言机解决方案,它通过在链上部署一个轻量级智能合约,链下是一个 p2p 网络,服务节点的选取和数据验证采用 VRF+阈值签名等技术,保证了去中心化和数据安全,并达到快速反应。可以适配所有主流公链,比如以太坊、EOS、Tron、ThunderCore、Ultrain 等。目前已在以太坊测试网发布了测试 dosnetwork.github.io/do

我们也期待预言机技术的不断成熟,进而促进更多区块链与现实世界进行数据交互的 DApp 落地。


2019 年 7 月 4 日更新

最近突然收到很多点赞,非常感谢大家的认可,笔芯各位~

编辑于 2019-07-04