預言機已經在web3時代翻開了新的篇章。
作者：Sally, IOSG Ventures
本文僅做行業學習交流之用，不構成任何投資參考建議
預言機：構建信任的機器
預言機（oracle）通常被認為是鏈上和鏈下數據的橋樑和窗口。簡而言之，預言機是一個為區塊鏈項目提供真實世界數據服務的中間件。
來源: IOSG
如果我們把區塊鏈定義成信任機器，那麼預言機本質上可以被稱為維護和構建信任的機器。事實上，區塊鏈本身並不能產生信任，信任的輸入來自於預言機。絕大多數區塊鏈項目如果沒有接入預言機則會如同視野盡失地在黑夜中行走，難以生存。
眾所周知，區塊鍊是一個封閉的黑匣子，並不具備發起網絡調用的能力。然而智能合約則由於共識機制需要請第三方對數據進行驗證。為了方便理解，我們可以將預言機扮演的角色當成是兩個文明之間的使者，就像《三體》中維繫人類與三體文明溝通的“智子”。只有通過預言機的數據輸送，智能合約才能獲取來自互聯網和現實世界的確定性信息，包括股票價格、匯率、總統大選的最終結果等。
四大譜系
根據形式，我們可以將預言機分為四種，分別為：軟件預言機、硬件預言機、中心化預言機和去中心化預言機：
1.軟件預言機
軟件預言機連接到互聯網，可以通過API實時訪問、傳輸來自任何第三方服務器或網站的數據和信息，如商品價格、天氣指數、航班號等，並將其寫入智能合約中。
2.硬件預言機
硬件預言機在IoT中被廣泛採用，用作電子傳感器和數據收集器。它將物理事件轉換為數字值，以便智能合約可以理解它們。條碼掃描儀、銀行卡POS機、收集各種醫療數據的醫療設備等都可以被當作為硬件預言機。
3.中心化預言機
中心化預言機是一種單一數據來源的預言機，通常由政府或信譽良好的公司等值得信賴的第三方提供數據。它可以通過將數據從本地設備的不受信任的操作系統中分離出來，防止數據篡改和丟失。然而，單一中心化的數據來源也給智能合約帶來了潛在的風險。
4. 去中心化預言機
去中心化預言機是指具有分佈式共識機制的預言機，也稱為共識預言機。它從多個而非單個外部來源獲取數據，因此它更加可靠且無需信任。基於華為實驗室的相關研究理論，根據數據處理方式的不同，去中心化預言機可以分為4類：
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基於聚合的處理方式：多數據源聚合消除單個惡意數據影響，如：Chainlink
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基於質押的處理方式：要求參與者持有資產提高可信度，如：Band
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基於博弈論的處理方式：提供非敵對的經濟激勵，如：NEST
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基於信譽的處理方式：通過降低聲譽限制敵對節點，如：Witnet
與中心化預言機相比，儘管去中心化預言機的運行效率相對較低，但它解決了單節點的故障問題，因此帶來安全風險的可能性更小。由於對風險的擔憂，大多數DeFi 應用程序更喜歡在去中心化的預言機上運行。
來源: IOSG
預言機在Web3 ：不僅僅是DeFi的基礎設施
基於以上，我們對區塊鏈採用預言機的價值有了一定基礎性的理解。但談到預言機在web3.0中的應用價值，目前的很多研究還是採用一種模棱兩可的口吻。
去年，Chainlink2.0 的白皮書首次引入DON（去中心化預言機網絡）的概念。 DON 是由一組Chainlink 節點維護的網絡，可以靈活地引導任何預言機服務，因此在不久的將來，Chainlink 將能夠通過無需信任的鏈下計算向區塊鏈提供外部數據。為了實現這一願景，Chainlink 推出了VRF、Keepers、CCIP 等一系列產品和服務，而這些服務的部署在很大程度上進一步打開了我們對預言機在web3 應用場景的想像空間。
來源: Chainlink 2.0 白皮書
為了更好地展示預言機在未來web3 世界中的巨大潛力，我們首先羅列了幾個典型用例進行簡單說明，隨後將根據不同的應用場景在下文中展開討論：
來源: IOSG
DeFi
雖然如今原生加密貨幣和穩定幣仍是DeFi的主流，但可以預見的是，基於現實資產代幣化的新興市場會將會吸引越來越多的目光。例如，在美國沒有合法身份的外國人可能無法直接介入美股交易市場，但通過在現實資產代幣市場上購買與某些美股掛鉤的代幣，達成近似的投資效果。此外，用戶也可以通過抵押代幣化的房產來為自己攫取更大的流動性。
DeFi中預言機的另一個新興用例是公平排序(fair sequencing)。在現有的交易制度中，交易是由礦工審查和排序的，這就為他們留下了巨大的可以利用的套利和操縱空間。通過利用即將提交給mempool但尚未上鍊的交易信息，礦工和驗證者可以修改交易順序，使自己受益。 MEV（礦工可提取價值）這一術語便是專門來描述這種現象的。
因此，為了解決這類損害公平性的問題，Chainlink等預言機已經提出了公平排序服務（FSS）的解決方案。 FSS準備通過設計確定性的算法來幫助DEX實現公平的交易，以防止MEV、front-running或任何其他導致交易混亂的方案。這套方案主要由三個機制組成：交易監控（monitoring)、交易排序（sequencing）和交易發布（posting）。大家可以通過下述示意圖對FSS有一個整體的快速了解：
來源: IOSG
NFT & GameFi
NFT發放機制和GameFi的用戶體驗也可以通過oracle鏈接鏈下的外部數據得到極大的提升。一個典型的用例就是預言機提供的隨機數鏈下生成。比如，藝術家可以根據可驗證的隨機數生成稀有度不同的nft，並保證空投的公平性。再比如，遊戲廠商也可以利用隨機數生成更多樣的打鬥裝備和戰斗場景。
理論上，隨機數（random number）通常指的是統計上隨機生成的數字，在網絡安全，遊戲，和科學模擬等等方面都扮演著不可或缺的角色。產生隨機序列的發生器被稱為Random Number Generater (RNG)。根據產生的隨機序列性質的不同，可以將其分為“真隨機數生成器(True Random Number Generator, TRNG)”和“偽隨機數生成器(Pseudorandom Number Generator, PRNG)”。 TRNG通常利用噪音，混亂現象，量子隨機過程等不確定的物理現像生成真隨機序列。而PRNG則是一種確定的算法，需要外部輸入一個初始值來充當seed。常見的幾種算法包括：Linear congruential， Cryptography， ANSI X9.17, Mersenne twister等。
來源: IOSG
顯而易見的是，在區塊鍊鍊上生成的隨機數都是偽隨機數。並且鑑於區塊鏈內容的透明性，鏈上生成的隨機數很容易被不誠實的節點攻擊，面臨著極大的安全風險。典型地，礦工可以通過“Block Withholding Attacks”丟棄不利於自己的區塊，從而在博彩中獲得相對優勢。在這種情況下，除了通過重複哈希提升礦工攻擊成本外，最為便利的解決方案就是將預言機當作TRNG，通過集成鏈下數據生成可驗證的真隨機序列，確保隨機數的保密性和公平性。在現階段,除了Randao等oracle所提出的Commit Except和BLS協約等方法外,由去中心化oracle提供的VRF(Verifiable Random Function)是最常見的服務。 VRF工作流程可以被概括展示如下：
來源: IOSG
SocialFi & DAO
在一些情況下，預言機還能夠在socialfi和DAO的應用場景中充當去中心化的身份驗證（DID）工具。通過利用DON來集成互聯網和鏈下的活動數據，預言機在可以幫助用戶在web3中驗證和管理自己的身份憑證，同時提供傳統DID工具所不具備的傳統兼容性和隱私保障。比如通過使用預言機集成DAO成員在鏈下的活動參與信息和資格認證信息，DAO管理者就可以發放相應的POAP（出席證明），並對成員的能力資質進行認證。
而CanDID是幫助DON實現此類功能的內部工具。通過集成預言機，CanDID允許用戶從現有系統中安全地導入身份，並防止產生多個身份。比如小王可以用他的社保個人資料頁面來生成一個證明他的社保號的協議證書。從機制上看，CanDID主要由兩個子系統組成：身份系統和密鑰恢復系統。
在身份系統中, CanDID可以通過利用DECO或Town Crier這兩種預言機，在社交媒體、電子銀行賬戶等現有網絡服務中實現安全的身份遷移，並且不需要數據供應商明確地創建與DID兼容的憑證，極大地促進了憑證生態系統的便利性。
在密鑰恢復系統中, CanDID允許用戶利用現有的網絡認證方案，通過快速簡單的工作流程來恢復密鑰。用戶可以將密鑰儲存在他們經常使用的任意設備上，並預先選定恢復政策或通過秘密共進行享備。具體的恢復流程可參見下圖：
來源: CanDID: Can-Do Decentralized Identity with Legacy Compatibility, Sybil-Resistance, and Accountability
寫在最後
綜上，可以看到預言機已經在web3時代翻開了新的篇章，並為超越過去舊有的構想和功能做好了準備。儘管目前對預言機在web3新興應用的討論聲仍然較少，但我們相信隨著技術持續演進和web3對web2的逐漸吞噬，越來越多敏銳的市場參與者會認識到預言機所具備的潛在價值和對web3的重大貢獻。
發現未被發現的，想像難以想像的。在後續的研究中，我們將對預言機的餵價創新和跨鏈解決方案等更多新興用例和機制細節進行深入解讀。
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