技术活|内外链数据交互解决方案：Oracle machine

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在去中心化基础设施网络中，区块链以“自治”模式运行，无法与链外的数据连接。预言机机制是突破这一局限的重要环节。通过建立去中心化的预言机网络，系统可以将区块链的外部信息写入链中，实现区块链与现实世界数据的交互，从而进行优化计算。

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什么是区块链预言机？

所谓预言机，就是区块链之外的信息写入区块链的机制。预言机作为外部数据的传递者，通过在链上部署智能合约来设置触发条件，在满足条件后完成相应程序的执行。因此，预言机可以借助智能合约完成区块链与现实世界的数据交换。它主要通过提供数据交互的通信接口，实现链外数据和链上数据的有效对接。

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预言机是如何工作的？

一般来说，预言机网络分为链上和链下两部分。链上主要支持合同的部署和管理，通过链上合同提供的统一接口请求预言机服务。下链主要由协议客户端组成，用于事件监控和达成共识。如下图所示，预言机的操作过程通常包括三个部分：接收请求、获取数据和返回数据。用户智能合约首先向预言机智能合约提交请求，然后通过链下API接口获取链下的外部数据，即将外部数据传输给预言机的智能合约，**由预言机智能合约将数据返回给用户。这样就可以实现区块链与外界的数据交互。

图1 预言机操作流程图

（来源：蜀秦研究院）

接下来，我们以分布式预言机服务网络DOS网络为例进行技术分析~~

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预言机机技术分析

DOS网络主要采用VRF可验证随机函数和t-out-of-n门限签名算法。VRF构造的分布式随机引擎选择服务节点，采用t-out-of-n门限签名算法对数据进行验证并达成一致，从而保证了系统的去中心化性和数据安全性。

可验证随机函数

可验证随机函数是哈希函数和非对称密钥技术的结合，允许节点通过自己的公钥验证哈希结果。整个过程由验证节点和验证节点完成。密钥生成功能涉及密钥生成的全过程，VRF计算函数（VRF）哈希，VRF证明函数（VRF）验证函数（VRF）验证函数（VRF）验证，其中密钥生成函数负责生成密钥对（SK、PK），验证方需发送VRF计算函数结果y，VRF向验证器证明函数结果P、数据信息X和公钥PK，如下图所示。

图2验证程序与验证程序交互图

（来源：蜀秦研究院）

验证器在接收到上述信息后，通过输入公钥PK、数据x、计算结果y和证明结果P进行验证，即验证器可以通过计算验证计算结果y，并证明y确实是由x生成的，则验证结果为真，否则为假。

通常，VRF用于选择多个服务节点。在DOS网络中，引入了“工作组”的概念，即随机选择多个节点作为一个工作组参与协商一致，并采用t-out-of-n门限签名方案来实现链下共识。

T-out-of-n门限签名算法

T-out-of-n门限签名算法是指根据协议运行和签名的诚实节点数大于T才能达成共识。简言之，在有n个节点的网络中，至少需要t个节点成员对相同的结果进行签名，并且签名是唯一的。同时，任何人都可以使用公钥进行验证。

从安全性分析的角度来看，当恶意节点数量达到一定数量时，会出现共识危机，因此通常需要保证（其中恶意节点的数量）。指出在DOS网络中，当m为工作组节点数时，对正确结果达成一致的概率很高。

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预言机的应用场景是什么？

在现实世界中，预言机的应用场景非常广泛。可以说，任何需要与链外数据交互的DAPP都需要使用预言机来实现价值。其中，典的应用场景有：加密资产衍生品交易平台、稳定循环、借贷平台、赌博游戏、保险、预测市场、物联网应用等。

以稳定代币为例，它主要保证传递式价值锚定的价格稳定性，其中法国货币锚定最为常见。预言机的功能主要是感知相应的价格波动，并在第一时间做出预警和决策。Makerdao平台通过多台预言机获取新的抵押贷款价格和Dai价格，并在Dai价格波动时调整负债率以稳定价格。当抵押品在短时间内暴涨暴跌时，预测机还可以在第一时间进行监测和预警，进一步实施稳定费用调整、清算和处罚操作。

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总结

面对区块链这样一个无法主动获取链外数据的系统，预言机只是搭建了一座数据交换的桥梁，让区块链与现实世界相连接。一般情况下，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门限签名算法等关键技术，通过随机工作组的节点共识对计算结果和证明结果的有效性和完整性负责。面对更广泛的应用场景，我们需要研究很多，比如预言机和跨链机制的结合，突破这一层，连接外部数据源预言机可以更好地服务于各个领域。

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