預言機是連接加密世界和現(xiàn)實世界的中間件

互聯(lián)網(wǎng)誕生之后，人們有現(xiàn)實世界，也有了互聯(lián)網(wǎng)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(xiàn)實和互聯(lián)網(wǎng)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(xiàn)實世界交互的腳步。從藍狐筆記的角度，加密世界和現(xiàn)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(lián)網(wǎng)并駕齊驅(qū)。

加密世界vs現(xiàn)實世界

純粹的加密世界跟現(xiàn)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(xiàn)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(jié)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(xiàn)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(yīng)用是可以被修改、被終止的。在這種情況下，加密世界和現(xiàn)實世界的融合存在挑戰(zhàn)。互聯(lián)網(wǎng)世界可以將現(xiàn)實世界的部分搬到網(wǎng)上，例如將報紙雜志搬到網(wǎng)上，成為新媒體；將各種線下的零售店搬到網(wǎng)上就變成了網(wǎng)店。而加密世界跟現(xiàn)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(lǐng)域中的交易協(xié)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(lǐng)域。

預言機連通加密世界和現(xiàn)實世界

加密世界和現(xiàn)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(yīng)用，那么，僅僅通過加密世界內(nèi)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(wù)，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(xiàn)實世界的數(shù)據(jù)。

有人會問，為什么區(qū)塊鏈不直接獲取這些數(shù)據(jù)？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(shù)據(jù)都是通過共識機制達成的全局共識，而現(xiàn)實世界的數(shù)據(jù)并非都是共識的結(jié)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(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換成為區(qū)塊鏈可讀可用的數(shù)據(jù)。

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

隨著智能合約的發(fā)展，會有更多的場景需要鏈外的數(shù)據(jù)。例如合成資產(chǎn)智能合約，可能需要來自于納斯達克、紐交所的價格數(shù)據(jù)流；房產(chǎn)智能合約，可能需要來房地產(chǎn)市場的數(shù)據(jù)流；保險智能合約，例如航班延誤險需要航班活動的數(shù)據(jù)流；貿(mào)易金融智能合約，可能需要獲取GPS相關(guān)數(shù)據(jù)等。此外，隨著人工智能和物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，智能合約對現(xiàn)實世界數(shù)據(jù)的需求只會越來越大。

除了將現(xiàn)實世界數(shù)據(jù)引入加密世界，加密世界的數(shù)據(jù)也可以進入現(xiàn)實世界。例如從鏈上向鏈下輸出數(shù)據(jù)，以支付消息的形式被路由到支付網(wǎng)絡(luò)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(shù)據(jù)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(xiàn)單點失敗的故障，一旦出現(xiàn)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(zhì)押資金等也無法徹底解決潛在安全問題。

在現(xiàn)實中已經(jīng)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(shù)據(jù)。它在6月25日引入了錯誤價格數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)報告的KRW（韓元）價格是實際價格的1000多倍。這一錯誤數(shù)據(jù)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(xié)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(shù)據(jù)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(chǎn)，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(guān)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(xiàn)安全的可靠的數(shù)據(jù)送達服務(wù)。（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?shù)拿枋?，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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)是正常價格的1000多倍，導致產(chǎn)生嚴重后果。Synthetix是合成資產(chǎn)交易平臺，用戶通過抵押SNX代幣生成合成資產(chǎn)。合成資產(chǎn)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(chǎn)交易都需要精確的資產(chǎn)價格數(shù)據(jù)流。一旦價格數(shù)據(jù)出現(xiàn)問題，后果不堪設(shè)想。

同樣，MakerDAO協(xié)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(shù)據(jù)是惡意的，它導致大多數(shù)用戶資產(chǎn)被清算，且還有14%的罰金。如發(fā)生這種極端情況，MakerDAO系統(tǒng)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(shù)據(jù)流，以保證其系統(tǒng)安全。

可以說，預言機是DeFi領(lǐng)域大多數(shù)項目的共同問題（Uniswap除外，它無須預言機提供價格數(shù)據(jù)服務(wù)）。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(jīng)鎖定超過6.8億美元價值的資產(chǎn)，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(wù)？關(guān)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(xiàn)實世界實現(xiàn)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(chǔ)構(gòu)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(xiàn)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(wù)，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(yīng)，并將其返回給Core

ChainLink Core將數(shù)據(jù)報告給ChainLink智能合約（CHAINLINK-SC）

ChainLink智能合約匯總響應(yīng)，加權(quán)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(gòu)建，未來也會支持其他智能合約平臺，例如跟物聯(lián)網(wǎng)公鏈IoTeX和分片公鏈Harmony等都有合作。

為了實現(xiàn)上述工作流程，ChainLink從架構(gòu)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(yīng)用戶智能合約的數(shù)據(jù)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(wù)提供者的歷史表現(xiàn)；訂單匹配合約通過SLA（Service Level Agreement，服務(wù)水平協(xié)議）為預言機需求者提供選擇，例如價格水平、預言機數(shù)量、聲譽等，并根據(jù)需求確定預言機服務(wù)提供者；匯總合約匯總不同預言機的響應(yīng)，并加權(quán)計算出最終結(jié)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(shù)據(jù)；三是，匯總得出結(jié)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(shù)、預言機數(shù)量、聲譽情況、價格水平等。根據(jù)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(wù)提供者出價，則會被提交至合約，同時附上質(zhì)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(guān)閉，并從這個出價池選擇最終的預言機服務(wù)者。沒被選上的則其押金會被退還。

一旦執(zhí)行SLA任務(wù)的預言機被選定，接下來就是鏈下的預言機執(zhí)行協(xié)議，并向鏈上報告數(shù)據(jù)。當預言機合約收到預言機提交的結(jié)果后，這些結(jié)果會被反饋到匯總合約。匯總合約計算加權(quán)結(jié)果，得出最終的反饋答案。加權(quán)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(yīng)的有效性都會反饋給聲譽合約。

當然，這個匯總加權(quán)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(shù)等。

*ChainLink的現(xiàn)實世界部分

ChainLink的現(xiàn)實世界部分，也就是其鏈下部分，主要由預言機節(jié)點網(wǎng)絡(luò)組成，這些節(jié)點連接到公鏈（如以太坊網(wǎng)絡(luò)）。這些節(jié)點獨立收集來自現(xiàn)實世界數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)，以響應(yīng)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(wù)。每個任務(wù)有一組小的子任務(wù)。每個子任務(wù)執(zhí)行特定任務(wù)，然后將其結(jié)果傳遞到下一個子任務(wù)，由此得到最終結(jié)果。ChainLink節(jié)點軟件內(nèi)置了一些子任務(wù)，包括HTTP請求、JSON解析、轉(zhuǎn)換為各種區(qū)塊鏈格式等。

除內(nèi)置子任務(wù)類型，通過創(chuàng)建適配器也可以自定義子任務(wù)。適配器是具有最小REST API的外部服務(wù)。通過以面向服務(wù)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(xiàn)任何編程語言的程序。很多適配器都是開源的，服務(wù)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(guān)鍵。ChainLink與基于JSON模式的模式系統(tǒng)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(xiàn)安全連接的基礎(chǔ)

實現(xiàn)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(wù)。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(shù)據(jù)保密、數(shù)據(jù)不被篡改等。為了實現(xiàn)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(xiàn)安全的基礎(chǔ)探索。

針對預言機可能出現(xiàn)的安全漏洞，ChainLink提出了去中心化為主的安全方法，其本質(zhì)也就是分散化，其中包括數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)源數(shù)據(jù)進行簽名等方法來確保安全。

首先是數(shù)據(jù)源的去中心化。如果只有一個數(shù)據(jù)源，一旦該數(shù)據(jù)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。可以通過多個來源的數(shù)據(jù)，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(shù)據(jù)源獲取數(shù)據(jù)，同時也可防止部分惡意節(jié)點輸入錯誤數(shù)據(jù)。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(quán)計算，也有機會得出更可靠的響應(yīng)。

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(shù)據(jù)成本，抄襲其他節(jié)點的響應(yīng)數(shù)據(jù)，不僅對其他節(jié)點不公平，同時也實質(zhì)上降低了預言機節(jié)點數(shù)據(jù)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(yīng)到CHAINLINK-SC智能合約，在達到一定數(shù)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(nèi)匯總的方式，長期來說會采用鏈外匯總的方式。合約內(nèi)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(tǒng)利用了基于門限簽名的分布式協(xié)議，可以防止f《n/3預言機的搭便車抄襲情況。

3.ChainLink實現(xiàn)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(xiàn)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(shù)據(jù)的數(shù)字簽名、以及其安全服務(wù)。

可信硬件和數(shù)字簽名方面是ChainLink實現(xiàn)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(wù)中，ChainLink為提高安全的措施，也就是其主要安全服務(wù)，其中包括：驗證系統(tǒng)、聲譽系統(tǒng)、認證服務(wù)、合約升級服務(wù)。

首選看驗證系統(tǒng)。ChainLink驗證系統(tǒng)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。可用性主要記錄預言機沒有即時響應(yīng)查詢的失敗次數(shù)。正確性就是指正確的響應(yīng)。如果偏離值大，可以比較其他節(jié)點的響應(yīng)得出。在鏈上處理匯總數(shù)據(jù)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(yīng)進行數(shù)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(jié)果進行數(shù)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(tǒng)。聲譽系統(tǒng)主要記錄歷史表現(xiàn)。主要包括：分配的請求總數(shù)（完成響應(yīng)和未完成響應(yīng)的）；已完成的請求總數(shù)，可以計算出完成的成功率；被接受的請求總數(shù)，通過計算被合約接受的請求總數(shù)，然后跟其他節(jié)點做比較，并與總完成的請求總數(shù)對比，由此得出準確率；平均響應(yīng)時間：它基于完成的請求來計算；質(zhì)押金額：被鎖定的罰金數(shù)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(wù)。認證服務(wù)主要是為高質(zhì)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(wù)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(wù)會監(jiān)控驗證系統(tǒng)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，尤其對高價值交易的響應(yīng)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(shù)據(jù)，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(shù)據(jù)，假裝有獨立數(shù)據(jù)源，這樣結(jié)果是減少了數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)交易市場的支付媒介，同時也是工作權(quán)利代幣。ChainLink網(wǎng)絡(luò)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(shù)據(jù)流中檢索數(shù)據(jù)的服務(wù)、將數(shù)據(jù)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(wù)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(lǐng)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(shù)據(jù)來源參與，更安全的技術(shù)基礎(chǔ)（如數(shù)據(jù)加密和可信硬件等）設(shè)施參與，更多預言機安全方案的探索。

對于有數(shù)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(wù)成本，其本質(zhì)是安全成本。隨著合成資產(chǎn)等衍生品市場的發(fā)展，這個市場有可能比現(xiàn)貨市場的規(guī)模更大，所以，對安全的預言機服務(wù)的需求也會越來越大。

結(jié)語

預言機是連通加密世界和現(xiàn)實世界的“中間件”。它關(guān)系到加密領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展，尤其是對DeFi領(lǐng)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(shù)據(jù)來源的去中心化、預言機的去中心化、可信硬件、對數(shù)據(jù)的簽名，以及安全服務(wù)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(lǐng)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(wǎng)絡(luò)進來探索，以提供更多選擇。接下來藍狐筆記如有機會將關(guān)注預言機領(lǐng)域的其他選手。也許未來不只有ChainLink，還會有其他預言機網(wǎng)絡(luò)也會隨著智能合約應(yīng)用的興起而發(fā)展壯大。這個領(lǐng)域不會只有一家選手，隨著市場增長，只要能夠?qū)崿F(xiàn)更安全的預言機，機會還有，格局未定。