链内外数据交互方案：预言机

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在去中心化的基础网络中，区块链采用的是“自规则”运行的方式，完全没办法与链外数据进行连通，而预言机（Oracle Mechanism）正是打破这层局限的重要一环。通过去中心化预言机网络的建立，系统可以将区块链的外部信息写入链内，实现区块链与现实世界数据的交互，以此来做出最优计算。

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什么是区块链预言机？

所谓的预言机，即区块链外信息写入区块链内的机制。预言机作为外部数据的传送方，一般通过部署链上智能合约的方式来设定触发条件，并在满足要求条件后完成对相应程序的执行工作。所以，预言机可以借助智能合约来完成区块链与现实世界的数据互通，主要通过为数据交互提供通信接口的方式实现链外数据和链上合约的有效对接。

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预言机如何运作？

通常情况下，预言机网络分为链上和链下两部分。链上主要支持合约的部署与管理，并通过链上合约提供的统一接口来请求预言机服务。链下主要由协议客户端组成，用于事件监听以及链下共识的达成。如下图所示，预言机的运作流程通常包括接受请求、获取数据、返回数据三部分，首先由用户的智能合约把请求提交给预言机的智能合约，再通过链下的API接口获取链下的外部数据，即转交外部数据给预言机的智能合约，最后由预言机的智能合约将数据返回给用户的智能合约。如此一来，区块链与外部世界的数据交互才得以实现。

图1预言机运作流程图

（来源：数秦研究院）

接下来，我们以去中心化的预言机服务网络DOS Network为例进行技术解析~~

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预言机之技术解析

DOS Network主要采用VRF可验证随机函数和t-out-of-n门限阈值签名算法这两种技术，由VRF构建的分布式随机引擎来选取服务节点，并采用t-out-of-n门限阈值签名算法进行数据验证并达成共识，从而保证系统的去中心化和数据安全性。

VRF可验证随机函数

可验证随机函数是哈希函数与非对称密钥技术的结合体，让节点通过持有的公钥对Hash结果进行验证。整个过程由证明者与验证者节点共同参与完成，涉及到的密码学函数主要有：密钥生成函数（Key_Gen）、VRF计算函数（VRF_HASH）、VRF证明函数（VRF_PFOOF）、VRF验证函数（VRF_VERIFY）。其中，密钥生成函数负责生成密钥对（SK，PK），而证明者需要将VRF计算函数结果Y、VRF证明函数结果P以及数据信息X、公钥PK发送给验证者，如下图所示。

图2证明者与验证者交互图

（来源：数秦研究院）

验证者在接收到以上信息后，通过输入公钥PK、数据X、计算结果Y以及证明结果P进行验证，即。其中，验证者可以通过计算来验证计算结果Y，并证明Y确实是由X产生，那么验证通过结果为TRUE，反之为FALSE。

一般情况下，VRF被应用于多个服务节点的选取。在DOS Network中，引入了“工作组”这一概念，即随机选入多个节点作为一个工作组参与到共识中，并采取t-out-of-n门限阈值签名方案来达成链下共识。

t-out-of-n 门限阈值签名算法

t-out-of-n门限阈值签名算法指的是按照协议运行并完成签名的诚实节点数需要超过t个才能真正达成共识。简单来说，即在具有n个节点的网络中，至少需要t个节点成员对同一结果进行签名，且这个签名是唯一的同时任何人都可以利用公钥进行验证。

若从安全性分析来看，当恶意节点数达到一定的数量，就会出现共识危机，所以通常需要保证（其中，为恶意节点数）。在DOS Network中，也指出在（其中，m为工作组节点个数）的情况下，对正确结果达成共识的概率最大。

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预言机的应用场景有哪些？

现实世界中，预言机的应用场景非常广泛，可以说，凡是需要与链外数据进行交互的DAPP都需要借助预言机来实现价值。其中，典型的应用场景有：加密资产衍生品交易平台、稳定通证、借贷平台、博彩游戏、保险、预测市场、物联网应用等。

以稳定通证为例，它主要通过价值锚定来保证通证价格的稳定，其中以法币锚定最为常见。而预言机在其中的作用主要用来感知其对应的价格波动，并在第一时间做出预警及决策。MakerDAO平台则通过多个预言机来获取市场上最新的抵押物价格和DAI价格，并在DAI价格发生波动时进行债务比例调节来稳定其价格。而当抵押物在短时间内暴涨暴跌时，预言机也能在第一时间监测到并做出警告，进一步实行稳定费调节或清算、惩罚等操作。

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做个小结

面对区块链这样一个无法主动获取链外数据的系统，预言机正好搭建了数据互通的桥梁，让区块链与现实世界实现连接。通常情况下，去中心化数据流预言机通常采用VRF可验证随机函数、t-out-of-n门限阈值签名算法等关键技术，并通过随机工作组的节点共识来对计算结果及证明结果的有效性和完整性负责。面对更广阔的应用场景，我们需要研究的还有很多，比如预言机与跨链机制的结合，突破这一层，连接外部数据源的预言机才可以更好地服务于各个领域。

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本文来源：数秦科技
原文标题：链内外数据交互方案：预言机

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编译者/作者：数秦科技

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