Оракулы: разбор решений, предоствляющих данные в блокчейн

Перевод публикации Oracle Networks: A Deep Dive Into Data Bridging Solutions

Ссылка на оригинал: https://research.thetie.io/blockchain-oracle-comparison/

*В данном переводе будет пропущена часть разделов с токеномикой, потому что никакой "образовательной" пользы в этом нет (имхо)

Что такое Оракул?

Блокчейн оракул – это сторонний поставщик данных, который слушжит мостом между блокчейнами и офф-чейн данными. Поскольку блокчейн сфера переполняется различными разработчиками и идеологистами, возникает острая необходимость в надежный оракулах.

Достоверность данных, представленных смарт-контрактом, может повлиять на уровень доверия со стороны клиента к новому проекту.

При составлении контракта с заранее обусловленными деталями в “реальном” мире, где есть централизованное управление, вы обращаетесь к арбитру, который проверяет, соблюдены ли условия контракта. К К сожалению, ввиду наличия у блокчейнов механизма консенсуса смарт-контракты структурно не имеют возможности напрямую взаимодействовать с внешними поставщиками данных для подтверждения результатов событий, не связанных с блокчейном. Такой пробел в доступности данных ограничивает возможности использования и развития блокчейна.

Оракулы являются абсолютной необходимостью для развития и повышения надежности смарт-контрактов, особенно это касается сферы децентрализованных финансов. Можно утверждать, что серьезное расширение возможности использования блокчейна за последние несколько лет напрямую связано с надежностью передачи данных, которую обеспечили оракулы. При этом у оракулов есть одна серьезная проблема, называемая проблемой оракула.

Проблема оракула

Существует несколько рисков, связанной с безопасностью оракулов. Для правильного исполнения большинство смарт-контрактов полагаются на внешние данные. Данные, которые получает оракул, берутся из централизованного офф-чейн API или канала данных. Звучит иронично, учитывая децентрализованную природу самих блокчейн технологий. Из-за возникают возможности ведения нечестной игры и эксплуатации. Так как же децентрализованно, надежно и безопасно перенести офф-чейн данные в блокчейн?

Определение проблемы оракулов является слишком обобщенным, а существующие предлагаемые решения ограничены теми рамками, в которых их авторы видят данную проблему. В этой статьи мы рассмотрим различные оракулы и то, какой подход они предлагают для решения этой проблемы.

Chainlink

Chainlink - это децентрализованная сеть оракулов, которая предоставляет смарт-контрактам истинные данные (definitive truth в оригинале) о внешнем мире, и позволяет им производить и представлять надежные результаты. В отличие от централизованных оракулов, Chainlink получает данные из своей децентрализованной сети, состоящей из тысяч оракулов (DONs), которые управляются независимыми, операторами нод (Node Operators), прошедшими аудит безопасности и доказавшими свою эффективность. Chainlink отличается от других оракулов тем, что данный оракул благодаря своей архитектуре может сосредоточиться на проверке данных и достижении консенсуса в отношении отдельных офф-чейн ценностей. Для этого используется сочетание нескольких методов обеспечения безопасности, которые способствуют созданию бездоверительного, надежного и безопасного сервиса данных.

Сетевая архитектура Chailink

Множественные юзкейсы смартконтрактов создают огромные и множащиеся проблемы. Было бы наивно предполагать, что существует универсальный способ обеспечения безопасности и валидации для каждого юзкейса. В связи с этим возникает вполне оправданный вопрос: если мы знаем, что единая модель оракула не может обеспечить необходимую гибкость применения только одного оракула, то вполне естественно предположить, что появления конкурирующих оракулов, специализирующихся на определенных областях – лишь вопрос времени. Хотя это действительно так, гетерогенная архитектура Chainlink позволяет разработчикам создавать собственные необходимые решения, максимизируя объем данных, с которыми может работать Chainlink. В настоящее время Chainlink используется в нескольких различных нишах. Более подробный список его возможных вариантов использования можно найти здесь.

Преимущества гетерогенной конструкции

Монолитная архитектура использует единый блок узлов, работающих совместно и использующих одну и ту же структуру вычислительного процесса. Это напоминает механизм консенсуса в блокчейне, где все узлы в сети выполняют воспроизводимый (replicable) набор операций. Эта модель хорошо подходит для валидации подписей и хэширования блоков, но намного хуже для работы оракулов, поскольку при такой архитектуре ограничиваются его масштабируемость, эффективность и безопасность (риски безопасности обусловлены в том числе единой точкой отказа, т.е. вся система может просто перестать работать и не будет альтернативы). Кроме того, поскольку офф-чейн каналы данных часто являются платными, а монолитный подход потребует от каждого узла доступа к одним и тем же пакетам данных, то попросту исчезнет экономическая целесообразность такого оракула.

Chainlink использует открытый (permissionless) фреймворк и является высоко кастомизированной, модульной сетью, позволяющей создавать и запускать любое количество сетей оракулов с заданными параметрами. Эти сети работают одновременно и не зависят друг от друга. Использование конструкции, исключающей стандартизацию всех этих сетей, позволяет Chainlink масштабироваться горизонтально и даёт операторам узлов иметь возможность специализироваться на конкретных видах услуг, при этом создается конкурентная среда, естественным образом стимулирующая рост и инновации.

Основные выводы:

·        Гетерогенная архитектура приводит к более низким затратам для операторов узлов (нет издержек, связанных с необходимостью всех узлов сети получать общие пакеты данных, которые могут быть платными)

·        Устранение стандартизации между сетями оракулов создает конкурентную среду, в которой операторы узлов могут специализироваться на предоставлении услуг по различным типам данных.

·        Открытые маркетплейсы, такие как (market.link) и (reputation.link) дают пользователям возможность выбирать операторов узлов на основе их исторических KPI - таких как производительность, средняя задержка ответа, полученный доход и т.д.

Преимущество модульной конструкции Chainlink заключается в том, что она позволяет модернизировать каждый отдельный элемент протокола. Так что самое важное – Chainlink является априрори масштабируемой благодаря своей конструкции.

Офф-чейн отчетность (Off-chain reporting OCR)

С недавним введением офф-чейн отчетности (OCR) Chainlink теперь может обойти проблему, возникающую при использовании протоколов на базе Ethereum, взаимодействие с сетью которого является очень затратным, особенно учитывая, насколько дорогими являются вычисления, необходимые для поддержания передачи данных в режиме реального времени. OCR решает эту проблему переводом данных вычислений в офф-чейн. При этом OCR снижает операционные расходы до 90% и позволяет смарт-контрактам выполнять более сложные вычисления. Более того, с помощью OCR значительно увеличивается объем данных из реального мира, доступных смарт-контрактам, что приводит к ускорению внедрения инноваций в блокчейне.

Кросс-чейн протокол совместимости (Cross-Chain Interoperability Protocol CCIP)

Существенным недостатком распределенных технологий блокчейнов является отсутствие возможности их совместной работы. Вместо этого каждая сеть функционирует изолированно и без кросс-чейн технологии не имела бы возможности взаимодействовать с другими сетями. CCIP от Chainlink призван улучшить связь между сетями, используя архитектуру Chainlink для внедрения децентрализованного обмена сообщениями и безопасной передачи токенов.

В стандартных системах обычно используется несколько языков программирования (например, веб-сайты HTML часто состоят из HTML, JS, CSS и Python). CCIP привносит аналогичный подход в блокчейн, позволяя разработчикам использовать привычную им среду для написания кода, который они считают оптимальным для своих смарт-контрактов.

В августе 2021 года генеральный директор Chainlink Сергей Назаров в своей презентации представил CCIP и заявил, что CCIP поможет удовлетворить потребности CeFi сервисов в кросс-чейн совместимости по мере роста спроса на доступ к DeFi. Во время этого выступления соучредитель Celsius Network Алекс Машинский назвал CCIP долгосрочным решением для поставщиков услуг CeFi, гарантирующим масштабируемость их услуг за счет всеобъемлющей мульти-чейн интеграции DeFi.

Юзкейсы нативного токена LINK

LINK является ERC677 утилити токеном и используется для обеспечения безопасности сети и развития ее роста. У данного токена есть три основных юзкейса:

·        LINK используется в системе наград Chainlink, которая похожа на систему наград за валидацию блоков.

·        Для запуска Chainlink ноды пользователи должны застейкать некоторое количество токенов LINK в качестве залога, что обеспечивает крипто-экономическую безопасноть.

·        Пользователи обязаны оплачивать сервисные услуги нодам в этом нативном токене

API3 – решение без использования оракулов

Интерфейсы прикладного программирования (API) являются стандартом в технологиях для разработки программных приложений. Основанная в декабре 2020 года компания API3 представляет собой платформу, позволяющую поставщикам данных подключать существующие web2 API к блокчейну. То, что другие называют "проблемой оракулов", API3 называет "проблемой подключения API".

Как упоминалось ранее, проблема оракулов - это обобщенная проблема, связанная с прозрачностью, уязвимостью и децентрализацией решений по кросс-чейн взаимодействию. API3 считают, что корнем данной проблемы является невозможность подключения существующих API к блокчейну напрямую. Они предлагают свое решение – Airnodes.

Архитектура API3 Network

Airnodes

Airnodes это части инфраструктуры облачного сервиса, который позволяет поставщикам данных разворачивать свои уже существующие web2 API на блокчейне, создавая так называемые dAPI (децентрализованные API). Чтобы понять преимущества этой новой структуры, мы должны сначала разобрать разницу между данными первой стороны и данными третьей стороны (first-party and third-party data).

Данные первой стороны vs данные третьей стороны

Различие между оракулами первой стороны и оракулами третьей стороны является важным при оценке ценности передаваемых данных. Данные первой стороны - это данные непосредственно от поставщиков данных. Под данными третьей стороны понимаются данные, полученные от агрегатора, который собирает данные из разных первоисточников. Поэтому API3 ставят на повестку отказ от оракулов и вместого этого дать возможность поставщикам данных запускать собственные ноды, при этом должно значительно повысится качество и надежность данных. Говоря простым языком, у оракулов просто нет мотивации искать поставщиком качественных данных, они ищут более дешевые и доступные данные.

На первый взгляд, подход API3 является более централизованным подходом к переносу данных на блокчейн. Однако после дальнейшего исследования я пришел к выводу, что у модели API3 есть несколько ключевых преимуществ по сравнению с сетями оракулов.

Прозрачность

Ирония заключается в том, что вся предпосылка технологии распределенного рееста (distributed ledger technology) блокчейна заключается в его прозрачного и общедоступности. Несмотря на это, на протяжении многих лет DeFi неоднократно оказывалась в ситуациях, когда отсутствие прозрачности становилось проблемой. Так же обстоит и дело со сторонними оракулами данных.

Трудно с уверенностью утверждать, что существующие сети оракулов получают дешевые данные низкого качества. В этом и заключается проблема - нет прозрачности в том, откуда берутся данные, поступающие в сети оракулов. Поэтому, независимо от того, берут ли оракулы данные из источников высокого или низкого качества, пользователи все равно ничего об этом не знают. В свою очередь в API3 ноды управляются публичными и авторитетными поставщиками данных.

Безопасность

Децентрализованная платформа создает новые векторы атак, поскольку данные могут быть искажены несколькими недобросовестными субъектами, работающими вместе. Более того, может возникнуть риск так называемой Sybil атаки.

Два основных варианта возмещения ущерба от недобросовестного поставщика данных - это покрытие ущерба пулом обеспечения API3 (на Chainlink планируется подобный механизм, на момент публикации статьи он еще не был запущен). Кроме того, существуют потенциальные средства правовой защиты непосредственно против недобросовестных поставщиков публичных данных. Однако введение сети сторонних оракулов между источником данных и пользователями лишает данные достоверности. Это означает, что средства правовой защиты против источников данных больше не являются жизнеспособным вариантом для пользователей.  

Простота использования

Airnodes - это бессерверное решение, которое было разработано с целью максимальной простоты его использования. В результате развертывание Airnode требует от поставщика API очень мало технических знаний. Фактически, поставщикам данных вообще не нужно взаимодействовать с блокчейном или работать с криптовалютами. Благодаря своему упрощенному дизайну API3 является более простым прокси для поставщиков данных традиционных финансов, которые еще не освоили криптовалюты, что увеличивает потенциал для подключения новых форм данных к блокчейну.

Нативный токен API3

API3, в отличие от LINK, является не только утилити, но и гавернанс токеном.

Более подробно с технологией API3 можно ознакомится тут

Band Protocol

Band Protocol – это децентрализованная кросс-чейн платформа оракулов, целью которой является поставка высококачественных данных в блокчейн. Band Protocol занимает второе место после Chainlink по количествую интеграция и имеет 16,73 миллиарда долларов в TVS (Total Value Secured). Данный протокол лежит в основе Bandchain – независимой сети в экосистеме Cosmos, которая была разработана как блокчейн-агностическая сеть для обработки оракульных вычислений.

Архитектура Band Network

Band Network наследует все отличительные особенности и функционал блокчейнов на базе Tendermint и Cosmos SDK. У своих оракулов они выделяют три отличительные особенности:

Скорость и стоимость – без дополнительного апгрейда, ограничивающим фактором для оракулов является масштабируемость блокчейна, на котором они работают (например, транзакции на эфире очень дорогие). Band Protocol разрабатывал Bandchain специально под вычислительные требования оракулов. Так же, как и в случае Chainlink, при запросе смартконтрактом внешних данных у Band Protocol он обязан заплатить операторам нод, оплата происходит в нативных токенах. Однако поскольку Band Protocol работает в сети Cosmos, транзакции проходят быстро и стоят дешево.

Совместимость – Band Protocol блокчейн-агностическая сеть, способная беспрепятственно запрашивать данные из IBC-совместимого блокчейна. Это позволило Band получить преимущество первопроходца на многочисленных блокчейнах, таких как Avalanche, Celo Network, Oasis Network, Optimism и др.

Гибкость - Подобно Chainlink, для соответствия требованиям смарт-контракта, скрипты источников данных Band Protocol являются высоко кастомизированными и гибкими. Кроме того существует возможность программирования скрипта оракула на нескольких языках, что обеспечивает принципиально привлекательную среду для разработчиков.

Нативный токен BAND выполняет стандартные гавернанс и утилити фукнции.

Pyth Network

Последний оракул, который мы упомянем в этой статье, - это новый, перспективный протокол Pyth Network. Pyth - это сеть оракулов на блокчейне Solana, схожая по идеологии с API3. Используя архитектуру Solana, Pyth может надежно передавать данные с субсекундной задержкой (в настоящее задержка составляет 400 мс) при относительно низкой стоимости по сравнению с конкурентами. Более того, вместо использования данных третьих сторон (как Chainlink), Pyth стимулирует участников рынка (маркет-мейкеров, биржи, хедж-фонды и т.д.) предоставлять данные о ценах он-чейн.

Агрегация цен

Как мы знаем, оракулы, использующие данные сторонних поставщиков, не отличаются прозрачностью. Кроме того, если данные поступают от одного и того же поставщика, то независимо от количества нод в сети оракулов существуют значительные риски в отношении точности данных. Эти риски особенно очевидны в TWAP моделях оракулов, используемых AMM дэксами (например, Uniswap), поскольку использование данных только с одной биржи приводит к недостаточному охвату рынка, не учитывающему фрагментацию ликвидности в различных парах. Pyth решает эти базовые проблемы оракулов следующим образом:

Доверительный интервал (confidence Interval)- Издателями, как правило, являются участники рынка и финансовые учреждения. Различные биржи и платформы имеют доступ к различным типам данных и могут использовать различные методы ценообразования активов. Сети Pyth требуют, чтобы издатели сообщали доверительный интервал для каждой публикуемой ими цены. Доверительный интервал представляет собой предполагаемую силу этих исходных данных по мнению издателя. Затем доверительные интервалы между издателями объединяются, создавая агрегированный доверительный интервал для каждой цены. Это не только выгодно потребителю, который может просмотреть агрегированные доверительные интервалы и соответственно изменить масштаб, но и создает открытую и прозрачную среду. Дополнительную информацию о доверительных интервалах можно посмотреть тут.

Агрегированные ценовые фиды (aggregated price feeds) - ценовой фид сети Pyth обеспечивает полный охват путем агрегирования всех ценовых данных издателей и взвешивания каждой точки данных. Весовые коэффициенты издателей определяются механизмом стейкинга данных и еженедельно автоматически ребалансируются. В сочетании с агрегированными доверительными интервалами ценовые каналы Pyth представляют собой защищенный оракульный механизм, который автоматически отслеживает новые фрагментации ликвидности между издателями. Более подробно о том, как работают весовые коэффициенты, включая их математическую основу, можно прочитать в техническом описании Pyth на странице 9, раздел 4.1. (ссылочка на вайтпейпер Pyth тут).

Цена и доверительный интервал EMA - Pyth Network предоставляет взвешенную по времени EMA как для агрегированных цен, так и для временных интервалов. Информацию о реализации Pyth можно найти тут, а дополнительную информацию о Price/Confidence EMA - тут.

Архитектура Pyth Network

Чтобы лучше понять, как Pyth намерен использовать свою архитектуру для масштабирования своего решения, мы должны понять, кто является участниками сети и как Pyth намерен этих участников стимулировать.

Издатели (Publisheres)- поставщики данных, как правило это биржи, маркет-мейкеры, финансовые учреждения или любые организации, регулярно устанавливающие цены на активы. Как и в других моделях оракулов, поставщики данных получают часть комиссионных, генерируемых продуктами, цены на которые они устанавливают. Привлекательность сети Pyth заключается в том, что она создает дополнительный поток доходов для участников рынка, получающих плату за обмен данными, которые они уже генерируют в рамках своей повседневной деятельности. Сеть Pyth намерена использовать свой собственной механизм, при котором издатели должны внести токены $PYTH в качестве залога; если их данные отклоняются от истины, внесенный залог уменьшается. Список текущих партнеров-издателей можно найти тут.

Потребители (Consumers)- пользователи, которые заключают контракт с Pyth Network для получения наобходимых им данных. Пользователями могут быть как он-чейн, так и офф-чейн приложения. Потребители платят за услуги данных, которые затем распределяются между Издателями и Делегаторами (упомянутыми ниже). При этом потребители хеджируют свои риски при использовании ценовых фидов Pyth, поскольку любой ущерб, связанный с возникающими проблемами с оракулом, будет компенсироване из залогов Делегаторов/Издателей. В отличие от Chainlink, потребители не обязаны оплачивать соглашение об обслуживании в нативных токенах сети. Вместо этого плата может быть внесена любым активом, одобренным гавернансом.

Делегаторы (Delegators) - держатели токенов, которые стейкают свои токены $PYTH и получают за это часть от выплат потребителей (распределение вознаграждения изначально установлено на уровне 80/20, делегаторы составляют большинство). Этот механизм вознаграждения называется 'Data staking'. Токены, хранящиеся у делегаторов, служат залогом, гарантирующим качество данных, передаваемых по сети. Хотя для делегатора может быть более привлекательным делегировать все свои ставки давнему авторитетному издателю, делегаторам рекомендуется диверсифицировать свои делегации между издателями для дальнейшего повышения общей безопасности сети. В случае, если потребитель пострадал от неточных данных, он может подать претензию. Результаты голосования руководства по претензии определяют, будут ли снижены ставки делегатов. В настоящее время прогнозы APR отсутствуют, поскольку ставки не действуют. Однако можно предположить, что стимулы должны быть устойчивыми и значительно превышать предполагаемую стоимость, подверженную риску. Более подробная информация о системе распределения вознаграждений Pyth приведена на странице 8, раздел 4 вайтпейера Pyth Network. Более подробная информация о системе претензий, использующей протокол HUMAN, приведена на странице 6, раздел 3.1.

Нативный токен Pyth Network на момент публикации статьи еще не выпущен.