预言机技术研究报告.pdf

2018 年 8 月1预言机研究报告2018 年 12 月目录1. 行业综述 - 31.1 行业背景 - 31.1.3 智能合约的诞生 - 31.1.2 智能合约的概述 - 41.1.3 智能合约的困局 - 51.2 预言机的解决方案 - 62. 预言机与智能合约 - 82.1 智能合约的价值 - 82.2 预言机技术概要 - 112.2.1 预言机系统框架 - 112.2.2 预言机元素构成 - 112.3 预言机对智能合约的增益 - 162.3.1 提供可信的共识 - 162.3.2 提供第三方授信 - 172.4 预言机分类 - 182.5 预言机模型设计 - 193. 应用预言机项目分析 - 203.1 Aeternity - 203.1.1 AE 技术架构 - 223.1.2 预言机功能实现 - 243.2 Augur - 263.2.1 运作原理 - 273.2.2 Augur 应用场景 - 282预言机研究报告2018 年 12 月3.3 BitShares - 294. 预言机的定位与应用 - 314.1 预言机的定位 - 314.2 预言机的应用 - 335. 风险提示 - 353预言机研究报告2018 年 12 月1. 行业综述预言机 Oracle 是一个链外数据的提供平台，作为智能合约的参数输入来源，它能够将链外的数据真实准确的输入到链内，从而保障链上数据的真实性，实现智能合约可信的与外部世界进行交互。1.1 行业背景2008 年中本聪发布白皮书比特币：一种点对点的电子现金系统开启了加密数字货币行业，那时加密货币的特点是点对点的电子现金，任何人都可以无阻碍的将一笔数字资产发送到世界的任何一个地方。2014 年，Vitalik Buterin 创造了以太坊，开启了数字货币 2.0 的时代。以太坊是一个去中心化的具有图灵完备智能合约的区块链平台，能够提供场所允许人们去搭建去中心化应用 DAPP，许多 DAPP 要与现实中的数据进行交互，因此也就需要一个技术来提供支持，这就是虚拟机 Oracle。1.1.1 智能合约的诞生智能合约的概念诞生于 1995 年，由法学家尼克萨博提出。从定义上来说，智能合约是以一套数字形式定义的承诺，包括合约参与方可以在上面执行这些承诺的协议。通俗来说，智能合约是一个在计算机系统中，当一定条件被满足的情况下，可以被自动执行的合约。4预言机研究报告2018 年 12 月作为几乎与互联网同龄的概念，由于缺少可信的执行环境，智能合约并没有被应用到实际的产业中。自比特币诞生后，人们发现区块链技术可以为信用的传递提供一个天然的平台，从而为执行智能合约提供土壤。以太坊首次将智能合约与区块链相结合，致力于打造图灵完备的公链平台。1.1.2 智能合约的概述如何去理解智能合约的存在，它不只是一个可以自动执行的计算机程序，更进一步，它本身就是一个系统的参与者。它对接收到的信息进行回应，它可以接收和储存价值，也可以向外发送信息和价值。这个程序就像一个可以被信任的人，可以临时保管资产，总是按照事先的规则执行操作。智能合约的模型大致可以如下图所示，作为一段代码，它被部署在可分享、复制的账本中，可以维持自己的状态，控制自己的资产和对接收到的外界信息或者资产进行回应。5预言机研究报告2018 年 12 月1.1.3 智能合约的困局区块链最核心的创新在于，它能够在不需要信任第三方的情况下进行价值的转移，因此对于一条去中心化程度足够高的公链来说，链上传递的信息是可以保证真实性的。但是这样有一个问题依然无法解决，人们生活在一个链下的世界，很多经验规律和结论都是总结链下的数据所得，而将数据从链下写到链上则需要人来进行。因此，就不可避免的要面临信息去信任化的传递从链下到链上这一环节出现断层。举一个很简单的例子，一条公链上运行了一个去中心化的足彩 DAPP，DAPP 的内容有一个是竞猜当天晚上巴萨与皇马比赛的胜负情况。根据程序设定，用户通过公链币或者应用币进行比赛结果的押注，当条件触发时比如皇马胜利，则发生“投注皇马获胜的用户获得赔率倍数的数字货币”。这个过程是去中心化的，通过智能合约去分配竞猜奖励，也不会有第三方进行操纵，但仍然会发生这种问题：皇马与巴萨当晚的球赛结果如何上链才能做到真实性？作为一项 Dapp 应用，在全球通用的公链上运行，对于大部分玩家来说项目方都处于匿名状态。如果比赛结果的写入放没有在链上写入真实的信息，受损失的投资者如何去维护自己的权益。这一过程仍然需要去相信区块链与传统互联网数据传导的真实性。6预言机研究报告2018 年 12 月1.2 预言机的解决方案所以说预言机解决的恰恰就是智能合约在执行过程中所面临的如何将现实中数据真实上链的困难。智能合约的触发和运行不能没有数据源。没有这种提供外部信息的平台，智能合约只能应用在少数地方，实用性也会大打折扣。然而，一旦有了这些预言机系统，智能合约几乎可以应用在现实世界的每个领域。一旦数据被传入区块链，便可以作为执行合约所需的输入或者提供使用案例，其带来的改变对大多数行业来说都是颠覆性的。这主要是源于区块链世界与现实世界存在着巨大的区别：7预言机研究报告2018 年 12 月区块链是确定性的，这意味着其是一个接一个发生的特定事件的反映，亦即一系列顺序特定且具有因果关系的“交易”。然而，在链外访问的信息并不是如此，他们可以是不连续的，因此这些信息在区块链里无法被信任或使用。区块链的这一特性赋予了它不变性，但是减少了灵活性和可扩展性。链外的信息从某种程度上来说是非确定性的，这意味着事件没有发生的特定顺序，会造成透明度方面的问题。因为在这个过程中，如何去保证数据传送者不会在过程中修改数据，如何认证接收外部数据的节点是单节点还是所有节点同步接收，外部数据如何在区块链中达成共识这些都是数据透明度所面临的问题。举一个基于区块链的数字货币交易所的例子，一个区块链系统需要获得某个特定时间一个数字货币的价格，在传统的互联网系统中这个是最简单不过的，通过定期输入价格数据或第三方接口来获取数据即可完成。但基于区块链的系统来说，情况会变得有所不同。在区块链体系中，作为第三方的外部数据来源会发送给区块链和智能合约指定的信息数据，但由于数据传送者是一个中心化的参与者，数据的真实性来自于发送者的主观判断，因此不能想当然地认为智能合约可以自己去直接获取相关外部数据。由于区块链本身是一个去中心化系统所构造的世界，区块链对外界信息不了解，外面的信息如何输入到区块链里，众多区块链节点是如何接入外部信息，是否变成中心化方案，这个都会有很多变数。区块链世界和现实世界不兼容的存在，使得我们必须提供一个预言机才能使他们之间的双向沟通成为可能。8预言机研究报告2018 年 12 月2. 预言机与智能合约智能合约是区块链技术的重要应用，有了智能合约，就可以通过更强大的脚本语言在公链上开发更加繁荣的应用与生态，而不仅仅将区块链的应用局限在点对点的价值传输。目前区块链技术仍处于早期阶段，对于智能合约的开发与应用也处在探索当中，从理论上来说，如果解决了公链的性能问题，可以在区块链上部署类似于金融衍生品、博彩、身份认证等将现实生活中发生的事包含进来的东西，这也会为数字货币市场带来更多的用户流量。正如 1.2 章节所论断的那样，将现实世界中的信息数据映射到区块链中，需要的是预言机技术的支持。2.1 智能合约的价值智能合约是一种应用，它能保存价值，存储数据，封装代码，执行计算任务。以以太坊为例，同比特币一样，以太坊也有自己的代币 ETH。ETH 是计算机节点挖出来的，由节点验证交易，交易存储在分布共识的区块链中，ETH 可以在账户(公钥)之间以及智能合约之间转移。9预言机研究报告2018 年 12 月智能合约允许匿名的几方进入约束协议，每个参与方对交易完全知情。价值可以在账户间转移，或者放在智能合约中的第三方托管。由于合约就是代码，开发者想做什么应用，就能做得出，你的想象力是唯一的限制。智能合约作为一种旨在以信息化方式传播、验证或执行合同的计算机协议，它允许在没有第三方的情况下进行可信交易，因此它包含以下两大内容：承诺：即合约的设立方同意在实现某一条件的情况下，所要履行的义务。数字形式：代表着智能合约的构建是通过写入计算机的可读性代码中实现。这需要达成协定与合约执行，通常来说，当参与方通过在合约宿主平台上安装合约，致力于合约的执行时，合约就被发现了。