區塊鏈:區塊鏈技術引卷 | 預言機：區塊鏈與外界溝通的橋梁

文：通證通研究團隊

導讀?

區塊鏈的優勢在于不依賴第三方解決信任問題，智能合約在其中起了重要作用。智能合約可能需要與外部世界進行數據交互，但區塊鏈無法主動獲取現實世界的數據，該如何解決呢？

摘要區塊鏈是一個確定的、封閉的系統，無法主動獲取鏈外的數據。

預言機便是區塊鏈智能合約與外部世界交互的接口，是區塊鏈與外界相互溝通的橋梁。

預言機有多種應用場景，將會極大拓展區塊鏈在現實世界的應用范圍。

所有需要與鏈外數據交互的非中心化應用都需要借助預言機，例如非中心化的衍生品交易平臺、借貸平臺、穩定通證、保險應用、賭場應用、預測市場等。

預言機的主要作用是為智能合約提供可靠的外部數據，其核心價值是在可信的基礎上，使區塊鏈與外部世界連接起來。理想狀態下預言機的工作流程是接受請求、獲取數據、返回數據。可供預言機查詢的數據源一般有互聯網的URL鏈接、搜索引擎、其他區塊鏈的數據、星際文件系統IPFS的數據等。

預言機有多種類型，可以按軟硬件進行分類、按中心化與否進行分類、按數據流向進行分類。

實際應用設計預言機時，需要著重加以考慮信息保密性、完整性、可獲得性等問題。

典型的預言機項目有ChainLink、Oraclize、DOSNetwork、OracleChain等。

總體來看，目前市場上的預言機類項目主要為非中心化預言機，且多數都致力于支持多條主流公鏈。為了保障預言機信息的保密性、完整性和可獲得性，不同項目采取了不同的方案，如ChainLink的方案是結合聲譽合約、訂單匹配合約和聚合合約，Oraclize是利用真實性證明，DOSNetwork采用了可驗證隨機方程和閾值密碼學，而OracleChain采用了聲譽和抵押證明。

風險提示：隱私泄露

??目錄???

1??

預言機的含義

1.1預言機在傳統互聯網里的含義

報告：上半年僅8家區塊鏈獲得投融資 創業依融資困難:近日，賽迪區塊鏈生態聯盟發布的《2020年中國區塊鏈發展現狀與展望（上半年）》報告指出，2020年上半年具有投入產出的區塊鏈企業303家，同比增長274.07%。上半年僅8家獲得投融資，初創企業融資困難問題依舊突出。[2020/10/25]

1.2預言機在區塊鏈里的含義

1.3預言機的應用場景

2???

預言機的工作流程與類型

2.1預言機的工作流程

2.2預言機的分類方法

3??

預言機實際應用中需要攻克的問題

4???

典型項目分析

4.1ChainLink

4.2Oraclize

4.3DOSNetwork

4.4OracleChain

??正文??

1預言機的含義

1.1???

預言機在傳統互聯網里的含義

預言機英文為Oracle，最初源于古希臘宗教，意為“神諭、先知、預言”。

計算機科學之父艾倫·圖靈于1939年在博士論文里提出預言機的概念，介紹了超計算。預言機比圖靈機更加強大，可以回答一些無法通過計算解決的問題，例如，“今年世界杯，哪只球隊將問鼎冠軍？”。

一部預言機是一個帶著“魔法黑盒”的圖靈機，其中黑盒可以解答兩類問題：一是決定性問題，二是功能性問題

1.2???預言機在傳統互聯網里的含義

以太坊將區塊鏈帶入到2.0時代，通過采用圖靈完備的編程語言，實現邏輯判斷等更復雜的功能，而不像BTC那樣僅限于地址間轉賬，從而極大豐富了區塊鏈商用落地的場景，智能合約是其中的關鍵性技術。所謂智能合約，指的是滿足一定條件會觸發一段程序的自動執行，相當于計算機里的“if…then…”編程語句。

現場丨BCA創始人孫博涵：區塊鏈讓藝術從業者有更多的發展選擇:金色財經現場報道，10月17日，BCA NFT藝術沙龍于京舉辦，在圓桌討論環節，BCA創始人兼CEO孫博涵表示，數字藝術品很早就進入了我們的生活，但數字藝術品始終沒有大規模走到個人手中，此前一個數字藝術收藏者可能得到的是一個U盤，里面有藝術品，但無法管理，NFT解決了數字藝術品的這個問題。此外，通過區塊鏈可以把藝術品傳播到更大的范圍，也讓藝術從業者有更多的發展選擇。[2020/10/17]

區塊鏈是一個確定的、封閉的系統，每個節點需要獲取精確一致的狀態，這賦予了區塊鏈的不變性，但同時也意味著缺少靈活度。觸發智能合約的“一定條件”可以是鏈上的狀態，例如支付是否完成，也可以是外界的信息，例如天氣的狀態、航班是否晚點、哪支球隊贏了比賽等等。

區塊鏈網絡無法獨立地搜集外界的信息，預言機便是區塊鏈智能合約與外部世界交互的接口，可以查找和驗證真實世界的數據，并以加密的方式將信息提交給智能合約使用，它允許確定的智能合約對不確定的外部世界作出反應，可以簡單理解為外界數據的預處理器或第三方數據代理商。《區塊鏈能做什么、不能做什么？》一文，對預言機是這樣定義的：

區塊鏈外信息寫入區塊鏈內的機制，一般被稱為預言機。

以Alice和Bob賭球為例來說明預言機在智能合約里的作用。假設Alice和Bob先各自向智能合約里的地址發送1ETH作為賭注，并約定：

1）雙方將賭注提前發送到智能合約地址，智能合約根據預言機提供的外界信息自動執行相應的程序；

2）如果Alice押注的球隊贏了，Alice將從Bob那里贏得1ETH，智能合約地址里的2ETH將自動發送給Alice；

3）如果Bob押注的球隊贏了，Bob將從Alice那里贏得1ETH，智能合約地址里的2ETH將自動發送給Bob；

4）Alice和Bob押注的球隊打成了平局，智能合約地址里的ETH原路退回，兩人均未有輸贏。

港A兩市區塊鏈概念股大跌，恐慌情緒發酵:港A兩市區塊鏈概念股大跌，港股市場火幣科技(1611.HK)跌16%，雄岸科技跌逾6%。A股市場思特奇(18.780,-1.17,-5.86%)、聚龍股份(9.210,-0.55,-5.64%)、三五互聯(9.040,-0.50,-5.24%)等均跌逾6%。全球疫情愈演愈烈，恐慌情緒集體爆發。

BITSTAMP行情顯示，比特幣一度跌破4500美元，24小時跌幅42%，現報4754美元，24小時跌幅38.65%。有分析人士認為，在疫情這個黑天鵝的沖擊下，資本市場恐慌加劇，投資者開始現金為王，市場流動性開始出現異常緊缺，比特幣這種高風險資產的資金會從中抽走以尋求更安全、流動性更好的資產。（格隆匯）[2020/3/13]

整個過程都沒有人為的干預，即便Alice和Bob是兩個陌生人，也不會產生額外的信任成本。

1.3???預言機的應用場景

所有需要與鏈外數據交互的區塊鏈應用都需要借助預言機，典型的應用場景有：

1）加密資產衍生品交易平臺

目前典型的加密資產衍生品交易平臺有dydx等，允許用戶做多或做空通證資產。智能合約需要從鏈外獲取資產價格，來觸發平倉、確定參與方的收益和損失等。

2）非中心化運作的穩定通證

穩定通證是一類通過特定機制錨定其價值和價格的數字通證。根據價值支撐劃分，穩定通證當前主要有法幣錨、資產錨和內部錨三種模式。通過非中心化運作的穩定通證目前有DAI等。這些非中心化運作的穩定通證需要借助預言機來感知其自身的價格變化，進而作出相應的決策來穩定價格。

DAI是MakerDAO平臺通過抵押加密資產發行的穩定通證。MakerDAO平臺通過多個預言機獲取抵押物和DAI的市場價格，在抵押物市場價格跌幅過大時可以作出警告和清算決策。

3）借貸平臺

基于區塊鏈的借貸平臺目前有ETHLend、SALT等，這些平臺允許用戶抵押加密資產來借貸法幣或其他加密資產，與DAI類似，平臺會借助預言機監控抵押物的保證金比率，在保證金不足時將會發出警告并觸發清算程序。同時，預言機可以導入借款人的信用等級，進而確定相應的貸款利率。

動態 | 圣地亞哥證券交易所等成立拉丁美洲第一個區塊鏈協會:據cointelegraph報道，圣地亞哥證券交易所（STE）、中央證券存管處（DCV）和全球貿易指導協會（GTD）宣布成立了一個區塊鏈金融應用開發聯盟協會，報道稱這是拉丁美洲第一個區塊鏈協會。[2019/8/28]

4）保險應用

基于區塊鏈的保險應用目前有Etherisc、HGS等。用戶在平臺上可購買航空延誤險、農作物保險等保險。預言機可以為這類事件引入外部數據源，以便智能合約根據協議對保險產品作出是否理賠的決策。

5）賭場應用

基于區塊鏈的賭場應用目前有FunFair、Edgeless等，通過智能合約保障游戲公平、即時安全支付，相比于傳統中心化賭場具有較大優勢。對非中心的賭場應用來說最重要的是不可預測、可驗證的隨機數輸入。

傳統的隨機數產生方式是中心化的，隨機數的具體數值與特定機器的物理狀態有關。區塊鏈上的隨機數需要滿足分布式的特點，在每個節點產生的隨機數要具有一致性的隨機性，傳統方式無法滿足這一要求，通過預言機可以實現從鏈外輸入具有這種特性的隨機數。

6）非中心化的預測市場

非中心化的預測市場目前有Augur、Gnosis等項目，在體育賽事、總統競選、通證價格變化等事件上可以做出預測，押注不同的結果預測。押注之后可以選擇等待最終結果，也可以選擇在二級市場提前交易“開獎券”。預言機將獲取最終真實的結果，并根據此結果來計算盈虧。

7）基于區塊鏈的物聯網應用

基于區塊鏈的物聯網應用，是將鏈外傳感器信息通過預言機傳到鏈上，讓智能合約驗證后觸發下一步行為。

2預言機的工作流程與類型

2.1???

預言機的工作流程

預言機的主要作用是為智能合約提供可靠的外部數據，其核心價值是在可?信的基礎上，使區塊鏈與外部世界連接起來。理想狀態下預言機的工作流程如下：

1）接受請求。預言機接收到用戶合約發送的請求Req=（Src，τ，q)，其中Src表示查詢指定的數據源，τ表示時間點或時間段，q表示查詢的內容。

現場| 陳鐘：區塊鏈數據安全的問題要轉成主權的問題來解決:金色財經12月17日現場報道，今日，由數字資產研究院主辦，零壹財經和石榴財經承辦的2018國際區塊鏈數學科學會議在京舉行。計算機科學家、北京大學信息科學技術學院區塊鏈研究中心陳鐘以“區塊鏈安全——數學的尷尬與無奈”為主題作了報告。在會上，陳鐘發出了“區塊鏈安全嗎”之問。他表示，目前，交易易所被盜排在區塊鏈安全事件之首。“區塊鏈里面對黑客的攻擊來自方方面面。”陳鐘強調，“數據安全的問題要轉成數據主權的問題來解決。”[2018/12/17]

2）獲取數據：將查詢內容q在時間τ發送到Src，進行查詢；

3）返回數據：一旦獲得答案a，將a返回給智能合約使用。

可供預言機查詢的數據源一般有：

1）互聯網的URL鏈接；

2）搜索引擎；

3）其他區塊鏈的數據；

4）星際文件系統IPFS的數據；

5）傳感器的數據等。

2.2???預言機的分類方法

1）按軟硬件進行分類

預言機獲取數據的來源是線上，和線下，分別對應軟件預言機和硬件預言機。

2）按中心化與否進行分類

預言機反饋的結果是通過單一節點獲得，或通過分布式節點“集思廣益”而獲得，分別對應中心化預言機、非中心化預言機。非中心化的預言機效率較低，中心化的預言機可靠性較差。

3）按數據流向進行分類

外部數據可以通過預言機流向區塊鏈觸發智能合約執行下一步程序，智能合約產生的數據也可以通過預言機流向物理世界。

3預言機實際應用中需要攻克的問題

預言機在實際應用進行設計時需要著重考慮以下三個要素：完整性、保密性、和可獲得性。

完整性是指信息完整準確可靠，沒有被有意無意地破壞、篡改。

保密性是指智能合約向預言機請求查詢的內容不會被泄露出去。例如非中心化的保險業務，用戶或許并不希望預言機透露自己的航班信息給全世界；再如非中心化的衍生品交易，用戶也并不愿意透露自己的投資組合和操作策略。

可獲得性是指通過預言機調取數據時，可以及時得到所需要的信息，包括可以實現抗審查。

針對完整性，一般可通過多重數據源、多重預言機、聲譽系統、可信執行環境、真實性證明等方案加以解決。具體參見下文典型項目分析。

針對保密性，預言機節點使用公鑰對查詢請求進行加密，并對預言機做出信息流限制，僅僅在查詢信息源時才去解密。

針對可獲得性，非中心化的預言機可以有效解決。

4典型項目分析

4.1???

ChainLink

ChainLink致力于打造高可靠性的分布式預言機網絡。用戶合約發出查詢請求，CHAINLINK-SC為請求的事件分配適配器，適配器調用外部API并返回結果，CHAINLINK-SC聚合相關響應并把一個最終結果反饋給USER-SC。

CHAINLINK-SC主要由聲譽合約、訂單匹配合約、聚合合約構成。聲譽合約通過響應時間、保證金數額、請求完成率等指標對預言機節點進行聲譽評分，訂單匹配合約借助聲譽合約將請求事件與預言機節點進行自動匹配，增加可用性。聚合合約收集匯總預言機節點的響應，并將節點指標反饋給聲譽合約。

為保障信息的完整性和可獲得性，ChainLink采用分布式數據源、分布式預言機、使用可信硬件三種方案。

ChainLink的愿景是支持所有的智能合約，輕松實現智能合約與數據源和API的連接，可實現跨鏈和鏈下的交互和支付。

4.2???Oraclize

Oraclize是一個具有真實性證明的中心化預言機，目前支持以太坊、Rootstock、R3Corda、HyperledgerFabric和EOS等多個平臺。

智能合約通過對Oraclize發布一個調用請求來獲取數據，指定數據源和參數，Oraclize根據請求獲取數據后，利用callback函數返回結果。

Oraclize認為非中心化預言機的解決方案具有效率低下、所有參與方都需要付費、耗費時間長等局限性。Oraclize的思路是證明從源頭獲取的數據是真實的且未篡改的，類似于網絡技術中，HTTPS協議取代HTTP，在客戶端和服務器之間創建加密和驗證通道，提供身份驗證。

真實性證明可以通過硬件或軟件的方案來加以解決，例如可信執行環境TEE、可審計的虛擬機。

4.3????

DOSNetwork

DOSNetwork是支持多條主流公鏈的非中心化預言機服務網絡。

DOSNetwork是一個Layer-2的預言機解決方案，由鏈上和鏈下兩部分構成。智能合約指明合約需要的數據源以及數據類型，向鏈上系統合約發送一個預言機請求，接著該請求會被隨機分配給一個鏈下工作組。工作組內的每個成員節點都會從指定的數據源獲取數據并按照規定的類型和結構來解析。隨后組內節點通過閾值密碼學的方式對數據結果達到組內共識并且產生一個對共識結果的證明。經過組內共識的數據和相應的證明將會以一條交易的方式發回系統合約，并觸發合約對提交組返回結果證明的驗證。

DOSNetwork認為基于聲望來選擇服務節點容易因“馬太效應”造成中心化問題，因此采用隨機的方法來選取預言機工作組合節點。DOSNetwork基于可驗證隨機方程和閾值密碼學的方式產生安全、無法被預測并且可以被公開驗證的隨機數，避免了聲望系統的種種問題，對參與節點更加公平公正。

4.4????OracleChain

OracleChain是基于EOS平臺面向EOS生態的非中心化預言機平臺。OracleChain采用PoRD的雙效機制，本質上是一種抵押保證金的聲譽系統，獎勵善意節點，懲罰惡意節點。

總體來看，目前市場上的預言機類項目主要為非中心化預言機，且多數都致力于支持多條主流公鏈。為了保障預言機信息的保密性、完整性和可獲得性，不同項目采取了不同的方案，如ChainLink的方案是結合聲譽合約、訂單匹配合約和聚合合約，Oraclize是利用真實性證明，DOSNetwork采用了可驗證隨機方程和閾值密碼學，而OracleChain采用了聲譽和抵押證明。

附注：

因一些原因，本文中的一些名詞標注并不是十分精準，主要如：通證、數字通證、數字currency、貨幣、token、Crowdsale等，讀者如有疑問，可來電來函共同探討。

Tags：區塊鏈CHARACORA區塊鏈運用的技術中不包括哪一項worldgenechainxDRACE幣Protectorate Protocol

SHIB