Блокчейн-оракулы: как они устроены и зачем нужны?

За последний год цена LINK, токена децентрализованного блокчейн-оракула Chainlink, выросла в 11 раз. Такое ралли отражает растущую потребность крипто-отрасли в блокчейн-оракулах — сервисах, которые сообщают смарт-контрактам информацию из внешних источников

Media.sigen рассказывает, как устроены эти самые блокчейн-оракулы, какие задачи они выполняют и с какими сложностями сталкиваются их пользователи.

Что такое блокчейн-оракул? 

Блокчейны не могут сами собирать данные из внешней среды и делиться информацией с нею. Так, например, смарт-контракт по обмену криптовалют не знает, сколько сейчас стоит монета на рынке и по какой цене надо совершить обмен. Это во многом напоминает компьютер, который не подключен к интернету. 

Напомним, что смарт-контракт — это программа, которая работает в блокчейне. Она автоматически выполняет какой-то набор действий при выполнении определенных условий, которые были заранее в ней прописаны. Как только условия смарт-контракта выполняются, он исполняется. Например, смарт-контракт может перевести 5 BTC Ване после того, как Коля пришлет на адрес смарт-контракта 10 BTC. 

Оракулы — это сервисы, которые связывают блокчейны с внешним миром: децентрализованными приложениями, другими блокчейнами, торговыми площадками, облачными провайдерами, IoT-устройствами, платежными и корпоративными системами. 

Поэтому если смарт-контракту нужно знать, сколько стоит токен или какова цена барреля нефти, то именно оракул передает ему эти данные.

Блокчейн-оракулы проверяют условия выполнения смарт-контрактов, а также сообщают им информацию, необходимую для их выполнения. Они не входят в блокчейн, а потому не нарушают его безопасность — сеть по-прежнему децентрализована, но зато у нее есть внешние данные. Подключение к внешним ресурсам происходит через API.

Зачем нужны блокчейн-оракулы?

Возможность доступа к внешним данным многократно увеличивает функциональность смарт-контрактов и децентрализованных приложений. 

Так, например, DeFi-сектор был бы невозможен без блокчейн-оракулов. Децентрализованное финансирование опирается на точные, поддающиеся проверке данные. Кредитование, деривативы, страхование и торговля — все это требует данных о котировках различных цифровых активов. Например, ценовые блокчейн-оракулы собирают с криптобирж данные о цене токенов — благодаря этому кредиторы в DeFi-протоколах знают размер обеспечения. 

Важно понимать, что оракулы — это не источник информации, а лишь ее поставщик. 

Сначала оракулы собирают внешние данные и обрабатывают (проверяют) их. Такими данными может быть любое условие смарт-контракта: стоимость монеты, проведение платежа или текущее состояние блокчейн-сети. На этом этапе задача оракула — правильно отобрать информацию и убедиться, что она верна. Например, выбрать актуальный курс криптовалюты среди десятков котировок на разных торговых площадках. 

Еще одна важная функция оракулов — передать данные в правильном формате, чтобы различные системы (блокчейны, децентрализованные приложения, торговые площадки, IoT-устройства и так далее) могли взаимодействовать друг с другом. Блокчейн-сеть не может просто общаться с любой другой системой, поскольку они зачастую используют разные языки программирования и обладают разными системными требованиями. Но благодаря оракулам разные блокчейны могут быть совместимы.

Типы блокчейн-оракулов 

Есть несколько основных видов оракулов. Прежде всего, блокчейн-оракулы делятся по источникам данных:

Программные — собирают данные из интернет-источников, например, сайтов, в реальном времени. Чаще всего такие оракулы собирают информацию о котировках и обменных курсах криптовалют;

Аппаратные — собирают данные из окружающей среды, например, с помощью датчиков движения или штрих-кодов. Такие оракулы могут использоваться в Интернете вещей (IoT), например, для подтверждения того, что заказанный груз на месте;

Консенсусные — собирают информацию от протоколов рынков предсказаний*, таких как Augur или Gnosis. 

*Рынок предсказаний — это разновидность спекулятивных рынков, где участники создают прогнозы. На них торгуются спекулятивные активы, чья итоговая стоимость зависит от определенного события или достижения заданного параметра. Например, от объемов продаж компании или выигрыша футбольной команды. Рынок предсказаний позволяет инвесторам зарабатывать на правильной оценке вероятности того, что то или иное событие произойдет. Таким проектам необходимы оракулы для достоверного предсказания развития событий и конечных результатов. Однако, используя оракул, который опирается только на один источник информации, невозможно с точностью определить его надежность. Поэтому на рынке предсказаний используют не один, а несколько оракулов.

По направлению передачи информации оракулы делятся на: 

Входящие — предоставляют в смарт-контракт данные из внешнего мира;

Исходящие — передают информацию из смарт-контрактов во внешний мир. Например, смарт-контракт может быть запрограммирован на разблокировку умного замка в квартире на Airbnb — он откроется, если владелец подтвердит поступление платежа за аренду. 

Более того, оракулы делятся по степени централизации: 

Централизованные — используют только один источник данных и контролируются единым центром;

Децентрализованные — запрашивают данные от нескольких источников и сравнивают их. 

Обычно оракул попадает сразу в несколько категорий. Например, Chainkink — это оракул, который сообщает протоколам данные о котировках криптовалют, а также является децентрализованным, входящим и программным. 

Уязвимости блокчейн-оракулов 

Несмотря на явные преимущества, блокчейн-оракулы несут в себе немало рисков. Так, например, оракулы — основная проблема безопасности смарт-контрактов. Децентрализованные блокчейны, такие как Ethereum, были созданы для того, чтобы не зависеть от третьих сторон. Но оракул — как раз одна из них. 

Главная задача оракулов — предоставлять максимально достоверную информацию. Например, простой ответ на простой вопрос «сколько сейчас стоит биткоин» может быть очень различным: он зависит от торговой площадки и точного времени. Если данные оракула искажены, то смарт-контракт будет работать некорректно, и пострадает вся блокчейн-система. Это одно из препятствий для более широкого внедрения смарт-контрактов в блокчейн-сети. 

Централизованные блокчейн-оракулы несут в себе самые серьезные риски. Их легко скомпрометировать и они более восприимчивы к манипуляциям, чем децентрализованные решения. 

Так, например, ранее среди основных уязвимостей DeFi мы отметили атаки на централизованные ценовые оракулы, которые собирают для DeFi-протоколов информацию о цене монет на разных биржах (так рассчитывается размер обеспечения кредита). Но централизованные оракулы опираются лишь на один источник информации. Если в коде DeFi-протокола есть эксплойт, злоумышленник может обмануть оракул и полагающийся на него смарт-контракт — тогда монеты будут проданы по другим, выгодным преступнику, курсам.

Таким образом хакеры умудряются выводить из протоколов децентрализованных финансов десятки миллионов долларов. Разработчики прекрасно знают об этой проблеме, но пока не понимают, как ее решить. Поэтому хакеры могут вывести деньги из любого DeFi-протокола, который полагается на централизованный ценовой оракул. В связи с этим все большую популярность набирают децентрализованные оракулы, например, решения Chainlink (LINK), Band Protocol (BAND), Augur (REP) и MakerDAO (DAI). 

Еще одна проблема использования оракулов — они увеличивают затраты пользователей и нагружают сеть. Чтобы внешние данные поступили в смарт-контракт, его надо вызвать, потратив на это ресурсы сети — например, газ в Ethereum. 

Кроме того, каждый раз, когда в блокчейн нужно добавить новый оракул или скорректировать существующий метод агрегирования данных, требуется масштабная координация управления. Это необходимо, чтобы каждая нода сети согласилась и обновила свое программное обеспечение. То есть возникают расходы и дополнительные усилия, которые ограничивают скорость распространения блокчейн-оракулов. 

Именно по этим причинам оракулы не интегрируются в базовый уровень любого крупного блокчейна, а вместо этого работают как отдельные сети. 

Самые популярные блокчейн-оракулы

Несмотря на свои уязвимости оракулы — очень востребованный продукт в DeFi-секторе, который необходим для поставщиков данных и множества блокчейн-стартапов.

Многие из проектов, которые используют смарт-контракты, разрабатывают собственные оракулы. Но даже им для некоторых задач необходимы децентрализованные решения. Также использование стороннего оракула позволяет сконцентрировать силы на своем основном продукте. 

Несмотря на востребованность оракулов, над ними пока работает не слишком много команд. Благодаря этому на рынке выделились несколько лидеров:

Chainlink — признанный лидер рынка, один из первых оракулов, далеко ушедший от конкурентов. У Chainlink заключены партнерства с такими крупными игроками, как Kyber Network, Fulcrum, Opium Network и Synthetix среди десятков других проектов. 

Оракулы Chainlink работают на базе Ethereum как децентрализованная сеть нод под централизованным управлением. Они получают данные из нескольких источников, а затем вся информация проверяется специальным алгоритмом, чтобы не допустить попыток манипулирования оракулом. Протокол Chainlink фактически стал отраслевым стандартом DeFi-сектора.

За последний год цена LINK — токена, который используется для оплаты услуг в сети Chainlink — выросла более чем на 1 200% — с $2.3 до $30.78. Компании, пользующиеся оракулами Chainlink, покупают токены для расчетов за получение нужных им данных. Повышению цены LINK также способствует не только растущий спрос, но и ограниченный выпуск — есть только миллиард коинов. 

У Chainlink открытый код — блокчейн-сообщество может самостоятельно проверять его безопасность и надежность, а также вносить предложения по его изменению.

Band Protocol — еще один децентрализованный оракул, во многом схожий с Chainlink. Но в отличие от большинства оракулов, работающих на на Ethereum, он работает на Cosmos Network — системе взаимосвязанных блокчейнов, которые должны стать основой децентрализованного интернета Web 3.0. 

Также в Band Protocol другая система взаимосвязи блокчейнов: в то время как Chainlink стремится работать через внешние модули, решение Band Protocol позволяет блокчейнам связываться друг с другом напрямую. Один из недостатков технологии Tendermint, на которой построен Cosmos и, соответственно, Band Protocol, заключается в том, что оракул безоговорочно доверяет полученным данным. Разработчики в курсе этой проблемы и намереваются ее исправить в ближайшее время. 

Nest Protocol — китайское оракул-решение, разработчики которого позиционируют его как единственный оракул, проверяющий внешние данные с помощью валидаторов. Проект децентрализован, все системы расчетов прозрачны, а сообщество может влиять на выбор источников информации. 

Пока Nest Protocol в основном используется на китайском рынке и не получил широкого распространения на Западе. 

Tellor — децентрализованный ценовой оракул, который стремится стать отраслевым стандартом для децентрализованных приложений (dApps). Данные подтверждают валидаторы, которые получают за это токены, но в случае оспаривания использованной информации — потеряют их. Проект децентрализован настолько, что разработчики уничтожили свой ключ администратора.

DIA Association — децентрализованный оракул, ориентированный на DeFi-протоколы. В долгосрочной перспективе проект надеется стать востребованным решением не только для блокчейн-сектора, но и для традиционных финансовых рынков. Поэтому он не замыкается только на предоставлении данных о ценах криптовалют и предлагает данные вроде цен фиатных валют или ставок межбанковского кредитования. 

‍‍Dos Network — децентрализованный оракул, который уделяет большое внимание вычислительной мощности своей сети. Как и другие проекты, разработчики позиционируют его как идеальное решение для различных вариантов использования и отраслей, например, для деривативов, крипто-кредитования, азартных игр, страхования и облачных вычислений. ‍

Как видим, общая тенденция для разработчиков оракул-решений — большая прозрачность и децентрализация. 

В заключение 

Децентрализованный блокчейн-оракул — необходимый для криптосферы механизм, облегчающий связь между смарт-контрактами и внешним миром. Он нужен для массового использования блокчейнов в реальных секторах экономики, например, в логистике, страховании, делопроизводстве и прочих.

Без блокчейн-оракулов смарт-контрактам пришлось бы полагаться только на данные, уже имеющиеся в их сетях, что значительно ограничило бы их возможности. Поэтому широкое использование оракулов приближает нас к будущему, в котором блокчейн может играть более важную роль в повседневной жизни. Но на пути к этому разработчикам блокчейн-оракулов предстоит решить массу вопросов, связанных с повышением их безопасности и эффективности работы.