ChainLink、预言机与两个世界的连接

互联网诞生之后，人们有现实世界，也有了互联网世界。如今，人们又有了一个新的世界：加密世界。这是区块链带给人们的礼物。

在过去二十多年，创新者们不断融合着现实和互联网世界，两者相互融入，难以分开。在比特币诞生后十多年后，加密世界也加快了跟现实世界交互的脚步。从蓝狐笔记的角度，加密世界和现实世界的融合会是未来二十年最重要的发展线之一，可以与人工智能和物联网并驾齐驱。

 

加密世界vs 现实世界

纯粹的加密世界跟现实世界有不同的运行逻辑。

加密世界运行在链上，通过共识机制、密码学以及分布式节点等来保证其不可篡改性，实现不依赖于第三方的信任。智能合约运行在链上，同样，没人可以修改其代码，也无法干扰其运行，这包括智能合约的创建者。在智能合约中，其执行逻辑是，如果发生了x，那么就会执行y，这里的结果是确定性的。智能合约可以自我验证自我执行，它代表了加密世界的可信赖。

而在现实世界中，很难有全局的确定性共识，充满各种不确定的可能，例如应用是可以被修改、被终止的。在这种情况下，加密世界和现实世界的融合存在挑战。互联网世界可以将现实世界的部分搬到网上，例如将报纸杂志搬到网上，成为新媒体；将各种线下的零售店搬到网上就变成了网店。而加密世界跟现实世界的融合更复杂。

那么，两个世界如何沟通？有没有可能沟通？这就是预言机存在的意义。蓝狐笔记之前介绍了DeFi领域中的交易协议Uniswap和Kyber。今天蓝狐笔记介绍DeFi中的预言机领域。

 

预言机连通加密世界和现实世界

加密世界和现实世界的沟通需要预言机。在蓝狐笔记看来，预言机是连接两个不同世界的“中间件”。

如果加密世界仅仅满足于货币类应用，那么，仅仅通过加密世界内部也可以完成，例如比特币的交易。但，如果想要更丰富的服务，想要满足更多的需求，想要将智能合约的潜力发挥到最大，那么，很有必要为智能合约引入来自现实世界的数据。

有人会问，为什么区块链不直接获取这些数据？无法直接获取。上面也提到过，因为这两个世界的运行逻辑不同。区块链上的数据都是通过共识机制达成的全局共识，而现实世界的数据并非都是共识的结果。两个世界的连通需要可靠的预言机。通过预言机提供可信的数据，转换成为区块链可读可用的数据。

加密世界需要哪些现实世界的数据？从目前发展看，迄今为止，需求最大的是DeFi领域，DeFi中MakerDAO、Compound、Synthetix、dYdX等都需要预言机提供的价格数据流服务。

随着智能合约的发展，会有更多的场景需要链外的数据。例如合成资产智能合约，可能需要来自于纳斯达克、纽交所的价格数据流；房产智能合约，可能需要来房地产市场的数据流；保险智能合约，例如航班延误险需要航班活动的数据流；贸易金融智能合约，可能需要获取GPS相关数据等。此外，随着人工智能和物联网的发展，智能合约对现实世界数据的需求只会越来越大。

除了将现实世界数据引入加密世界，加密世界的数据也可以进入现实世界。例如从链上向链下输出数据，以支付消息的形式被路由到支付网络等。

 

中心化预言机并不契合区块链

为了满足区块链智能合约对链外数据的需求，有的智能合约采用了或采用过中心化的预言机。中心化的预言机存在什么问题？它中心化的控制方式，容易出现单点失败的故障，一旦出现停机，会带来损失。此外，不管是主观操作，还是客观被黑客攻击，都存在被篡改的可能。即使通过公证、品牌、质押资金等也无法彻底解决潜在安全问题。

在现实中已经发生过此类问题。Synthetix曾在2019年6月遭遇过重大的预言机问题。其Synthetix Oracle，负责给Synthetix智能合约提供外部数据。它在6月25日引入了错误价格数据，该数据报告的KRW（韩元）价格是实际价格的1000多倍。这一错误数据被一个交易机器人利用，该交易机器人所有者借此兑换了3700万的sETH，价值超过10亿美元。最后Synthetix跟该交易机器人的所有者协商解决，在支付一定的漏洞赏金之后，将sETH恢复。也就是说，在这个过程中，Synthetix的中心化预言机错误提供了KRW价格，从而导致悲催后果。

如果中心化预言机容易出问题，那么，为了保证价格等数据不会出错，采用人工输入的方法是不是可行？人工输入的预言机，在预测市场可以看到。对于人工输入方，需要抵押资产，可以防止一定程度的作弊，且通过众包方式，有一定程度分散化。不过，人工输入的方法，成本较高、效率较低、无法即时反馈，不具有可扩展性。

 

安全是预言机的关键

对预言机来说，中心化或去中心化不是目的，其目的是要实现安全的可靠的数据送达服务。（从蓝狐笔记的角度，“去中心化”这个词并不是很好的表达，“分散化”或“分布式”是更恰当的描述，因为从目前实践来看，没有真正的去中心化，只是节点更多更分散而已）

智能合约的代码逻辑执行中，一旦发生了X，就会触发Y。这种方式保证了可信赖、透明；但是，如果输入的数据是错误的，那么，也会带来损失。就像上面提到的Synthetix案例一样，由于其输入的韩元价格数据是正常价格的1000多倍，导致产生严重后果。Synthetix是合成资产交易平台，用户通过抵押SNX代币生成合成资产。合成资产可以是BTC、ETH这些加密货币，也可以是特斯拉股票、大宗商品等。不管是加密货币还是股票、黄金，Synthetix的合成资产交易都需要精确的资产价格数据流。一旦价格数据出现问题，后果不堪设想。

同样，MakerDAO协议中用户使用ETH进行抵押，可以生成稳定币Dai，其抵押率在150%以上，假如输入的ETH数据是恶意的，它导致大多数用户资产被清算，且还有14%的罚金。如发生这种极端情况，MakerDAO系统将无法运行下去。同样，Compound、dYdX等DeFi项目也是如此，都需要预言机提供正确的价格数据流，以保证其系统安全。

可以说，预言机是DeFi领域大多数项目的共同问题（Uniswap除外，它无须预言机提供价格数据服务）。如果没有安全的预言机，DeFi大厦就没有稳固的地基，也无法扩展壮大。目前DeFi已经锁定超过6.8亿美元价值的资产，且还在持续发展中，如果预言机出问题，几乎是不可承受之重。

既然中心化预言机有潜在安全问题，那么，如何获得更安全的预言机服务？关于这一点，ChainLink早在2017年就提出来了，不得不说，这在当时是具有远见卓识的，毕竟2017年DeFi还没有发展起来，预言机的需求也不明显。

 

ChainLink预言机如何连接两个世界

上述可以得出两点：一是，预言机是加密世界和现实世界实现沟通的不可或缺的“中间件”。这决定了其重要地位，会有越来越大的市场规模。二是，预言机安全非常重要，它是很多智能合约，尤其是DeFi大厦的基础构建块，安全是其安身立命之本。

那么，ChainLink是如何来连接加密世界和现实世界的？

（ChainLink的ETH/USD价格数据流，21个节点提供服务）

1.ChainLink预言机的工作流程

ChainLink预言机的工作流程大致有如下几步：

• 用户智能合约（USER-SC）从链上发出请求
• ChainLink智能合约（CHAINLINK-SC）为预言机记录一个事件
• ChainLink Core接到事件，并路由任务，给到适配器
• ChainLink适配器向外部API发出请求
• ChainLink适配器处理响应，并将其返回给Core
• ChainLink Core将数据报告给ChainLink智能合约（CHAINLINK-SC）
• ChainLink智能合约汇总响应，加权得出一个最终反馈，并将其发送给用户智能合约

（来源于ChainLink白皮书）

ChainLink目前以太坊为主构建，未来也会支持其他智能合约平台，例如跟物联网公链IoTeX和分片公链Harmony等都有合作。

为了实现上述工作流程，ChainLink从架构上可以分为两个部分：链上部分和链下部分。

 

*ChainLink的加密世界部分

ChainLink智能合约响应用户智能合约的数据请求或查询。它包括三个组成合约：声誉合约、订单匹配合约以及汇总合约。其中声誉合约记录的是预言机服务提供者的历史表现；订单匹配合约通过SLA（Service Level Agreement，服务水平协议）为预言机需求者提供选择，例如价格水平、预言机数量、声誉等，并根据需求确定预言机服务提供者；汇总合约汇总不同预言机的响应，并加权计算出最终结果。

总的来说，ChainLink链上的工作流有三步：一是，选择预言机；二是，报告数据；三是，汇总得出结果。

用户选择预言机主要是通过指定SLA提案，可以选择查询参数、预言机数量、声誉情况、价格水平等。根据这些，可以进行排序、过滤，最后作出选择。确定SLA提案之后，它会被提交到订单匹配智能合约，满足SLA要求的ChainLink节点选择是否对提案出价。如果预言机服务提供者出价，则会被提交至合约，同时附上质押金，如有不当行为，会被没收。一旦SLA接收到足够多的符合要求的出价，出价窗口关闭，并从这个出价池选择最终的预言机服务者。没被选上的则其押金会被退还。

一旦执行SLA任务的预言机被选定，接下来就是链下的预言机执行协议，并向链上报告数据。当预言机合约收到预言机提交的结果后，这些结果会被反馈到汇总合约。汇总合约计算加权结果，得出最终的反馈答案。加权答案会返回给用户智能合约，从而触发特定功能。同时，每个预言机响应的有效性都会反馈给声誉合约。

当然，这个汇总加权处理方式可以有多种。有的需要在进行汇总前将异常值去掉，比如可以抛弃离散值，比如在计算时，去掉最大和最小的值，并输出剩余值的中位数等。

 

*ChainLink的现实世界部分

ChainLink的现实世界部分，也就是其链下部分，主要由预言机节点网络组成，这些节点连接到公链（如以太坊网络）。这些节点独立收集来自现实世界数据源的数据，以响应链上请求的需求。

ChainLink Core 节点软件负责与区块链交互，CHainLink节点的工作是完成各种任务。每个任务有一组小的子任务。每个子任务执行特定任务，然后将其结果传递到下一个子任务，由此得到最终结果。ChainLink节点软件内置了一些子任务，包括HTTP请求、JSON解析、转换为各种区块链格式等。

除内置子任务类型，通过创建适配器也可以自定义子任务。适配器是具有最小REST API的外部服务。通过以面向服务的方式对适配器建模，只需在程序前添加小的中间API，可实现任何编程语言的程序。很多适配器都是开源的，服务可以审计，且由不同的社区成员运行。各种不同的适配器由不同的开发者开发，确保适配器之间的兼容也关键。ChainLink与基于JSON模式的模式系统一起使用，以指定每个适配器需要什么输入以及如何来格式化它们。

 

2.分散化是ChainLink实现安全连接的基础

实现预言机本身并不算很难，难的是提供持续安全的预言机服务。上面蓝狐笔记也提到过，中心化预言机面临的难题包括单点失败、数据保密、数据不被篡改等。为了实现安全的预言机，去中心化的方式，也就是分散化的方式是实现安全的基础探索。

针对预言机可能出现的安全漏洞，ChainLink提出了去中心化为主的安全方法，其本质也就是分散化，其中包括数据源的去中心化、预言机节点的去中心化。当然只有去中心化还不够，ChainLink还考虑了使用可信硬件、对数据源数据进行签名等方法来确保安全。

首先是数据源的去中心化。如果只有一个数据源，一旦该数据源被黑客篡改、或停机等，那么预言机就不安全。分散化是一种解决方案。可以通过多个来源的数据，获得多个反馈，以分散风险。

其次是预言机节点的去中心化。不同的预言机节点可以从一个或多个数据源获取数据，同时也可防止部分恶意节点输入错误数据。即便其中部分预言机存在错误，只要通过ChainLink汇总合约的加权计算，也有机会得出更可靠的响应。

不过，这里存在搭便车问题。有的节点可能会为了节省收集数据成本，抄袭其他节点的响应数据，不仅对其他节点不公平，同时也实质上降低了预言机节点数据源的分散化，从而不利于安全。ChainLink会采用加密提交方式，由预言机节点发送加密的响应到CHAINLINK-SC智能合约，在达到一定数量，并发起第二轮时才会揭示反馈值。

ChainLink开始时采用的是合约内汇总的方式，长期来说会采用链外汇总的方式。合约内汇总的问题是成本问题，它会涉及链上预言机消息传输和处理的成本。如果节点多，这里可能会有很高的成本。更省钱的方法是在链外执行反馈的汇总，然后向CHAINLINK-SC发送一条消息。ChainLink还提出使用门限签名的方法（蓝狐笔记：threshold signature），例如使用Schnorr签名。链外汇总的系统利用了基于门限签名的分布式协议，可以防止f<n/3预言机的搭便车抄袭情况。

 

3.ChainLink实现预言机安全的其他措施

仅有去中心化（分散化）的方式，还无法实现全面的安全。ChainLink还考虑其他的措施，例如包括可信硬件、来源数据的数字签名、以及其安全服务。

可信硬件和数字签名方面是ChainLink实现预言机安全长期要做的事情。下面主要介绍在早期预言机服务中，ChainLink为提高安全的措施，也就是其主要安全服务，其中包括：验证系统、声誉系统、认证服务、合约升级服务。

首选看验证系统。ChainLink验证系统监控链上预言机的行为，并提供指标，帮助用户做选择。指标包括可用性和正确性。可用性主要记录预言机没有即时响应查询的失败次数。正确性就是指正确的响应。如果偏离值大，可以比较其他节点的响应得出。在链上处理汇总数据时，预言机的活动是可见的，不过在链下执行汇总时，就无法直接观察其可用性和正确性。对于链下反馈的正确性方面，ChainLink要求预言机对其响应进行数字签名，而其他节点可以报告有明显错误的行为（举报偏离值过大的节点），报告节点会获得奖励。可用性比较难监控，ChainLink要求预言机对从其他预言机收到的反馈结果进行数字签名的证明，也就是让别人来证明自己的成功率。验证合约会接受这些证明。

其次是声誉系统。声誉系统主要记录历史表现。主要包括：分配的请求总数（完成响应和未完成响应的）；已完成的请求总数，可以计算出完成的成功率；被接受的请求总数，通过计算被合约接受的请求总数，然后跟其他节点做比较，并与总完成的请求总数对比，由此得出准确率；平均响应时间：它基于完成的请求来计算；质押金额：被锁定的罚金数额，可以计算节点的犯错成本。为了获得好声誉，节点会正确行事。

最后是认证服务。认证服务主要是为高质量的预言机提供者做信用背书。不过这会被人们误认为是许可节点参与的意思。这种服务在早期为了获得安全存在的一定的必要性。当然长期看，能否找到更合适的方法也值得考虑。认证服务会监控验证系统的数据统计，尤其对高价值交易的响应进行审计，还有链下审计，包括事后审计等。同时，这么做也是考虑了女巫和镜像攻击的可能性。女巫攻击会通过控制预言机池，提供错误数据，影响最终答案。为减少操作成本，女巫攻击者还会采用镜像，这些恶意预言机会在链下共享数据，假装有独立数据源，这样结果是减少了数据源的分散化，降低了安全。长期看，这可以通过使用可信硬件来解决。短期则需要一些认证措施。

 

ChainLink的价值从何而来

LINK代币是其预言机数据交易市场的支付媒介，同时也是工作权利代币。ChainLink网络使用LINK代币向节点运行者支付费用，以获得节点提供的链下数据流中检索数据的服务、将数据格式化为区块链可读格式、链外计算、以及保证正常运行。用户智能合约为了使用ChainLink预言机节点，它们也需要向其所选的ChainLink节点支付运营费用。

由此可见，LINK的价值来源于ChainLink预言机服务市场的规模。

 

去中心化预言机市场的潜力

去中心化预言机领域有多大？智能合约承载价值的规模越大，去中心化预言机的需求也就越大。假如Maker、Compound、dydx等DeFi项目的规模达到几十亿上百亿美元时，预言机安全的重要性可想而知，它需要更多的节点参与，更多的数据来源参与，更安全的技术基础（如数据加密和可信硬件等）设施参与，更多预言机安全方案的探索。

对于有数十亿上百亿规模的价值来说，其中几千万美元甚至几亿美元用来保证其安全也是值得的。支付给预言机的服务成本，其本质是安全成本。随着合成资产等衍生品市场的发展，这个市场有可能比现货市场的规模更大，所以，对安全的预言机服务的需求也会越来越大。

 

结语

预言机是连通加密世界和现实世界的“中间件”。它关系到加密领域的可持续发展，尤其是对DeFi领域来说，其重要性显而易见。

而对预言机来说，最核心的是安全问题。只有解决了安全问题，它才有立身之本。在解决安全问题的方法中，去中心化是达成安全的重要方式。ChainLink提出了一系列的解决方案，包括数据来源的去中心化、预言机的去中心化、可信硬件、对数据的签名，以及安全服务措施（验证、声誉、认证、合约升级）等。它为人们在去中心化预言机领域的探索开启了一条道路。

同时，也有人认为ChainLink的去中心化程度还不够，在安全上还有提升空间。那么，不妨更多的预言机网络进来探索，以提供更多选择。接下来蓝狐笔记如有机会将关注预言机领域的其他选手。也许未来不只有ChainLink，还会有其他预言机网络也会随着智能合约应用的兴起而发展壮大。这个领域不会只有一家选手，随着市场增长，只要能够实现更安全的预言机，机会还有，格局未定。

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