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[区块链]Chainlink 预言机新技术研发成果 - CCIP,DECO,FSS 和 OCR 2.0

2022 年 9 月,由 Chainlink 主办的 2022 SmartCon 邀请到 150 多位演讲嘉宾,带来 100 多场演讲分享。本届大会将 Web2 和 Web3 行业的大咖齐聚一堂,讨论如何推动信任最小化迎来下一次关键转折点。

要建立基于加密技术的新时代,不仅需要我们共同努力,还需要展开严谨的学术研究并聚焦用户和行业的需求。

Chainlink Labs 的任务是帮助开发者更好地开发功能丰富的混合型智能合约,从而加速 Web3 创新,并使加密保障成为主流。过去一年中,Chainlink Labs 团队在几个关键的研究领域取得了重大突破,其中包括跨链消息传输、保障隐私的预言机、公允交易排序以及链下数据聚合。

本文总结了Chainlink 在 SmartCon 大会上发布的最新重大研究成果。

跨链互操作(CCIP)

Chainlink 目前正在开发跨链互操作性协议(CCIP),为跨链通信建立开源标准。CCIP 旨在创建通用的开放标准,帮助开发者打造安全的服务和应用,跨多个区块链网络传输任意消息和通证并发起指令。另外,CCIP 还计划集成至一系列预言机服务,以实现高级的跨链交互。

CCIP 在设计上保障了端到端的安全性,具有前瞻的互操作性,并且为开发者提供了顺畅的开发体验。CCIP 的基础架构可以让起始链上的消息发送者(sender)向目标链上的消息接收者(receiver)发送一条消息,消息可以包含数据和/或通证。在现实中,许多协议实例都可以并行,因此可以连接多个独立的网络。

CCIP的基础架构包含三层,即:消息层(可编程通证桥)、传输层(CCIP core)以及基于 OCR2.0 协议的去中心化预言机网络(DON)。除此之外,基础架构中还包含反欺诈网络(Anti-Fraud Network,缩写为AFN),对每一层提供支持。外部开发者只需要开发sender和receiver合约即可,其他所有组件都包含在CCIP服务中,因此开发者可以通过统一的接口轻松地实现跨链交互。

Chainlink Labs 研发负责人 Lorenz Breidenbach 在 2022 SmartCon 的演讲中分享了如何使用 CCIP 跨链发送消息的整个过程。
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图中是实现跨链数据传输的CCIP基础架构

首先,sender 会调用 Router 合约,这是连通所有目标链的统一入口。Router 会向 sender 合约收取订阅费,并按目标链和通证类型来路由消息(注:每种通证都有专门的通证池)。值得一提的是,我们对通证传输采取了速率限制(rate limit),以防止大规模攻击。

如果发送的不止是通证还包括消息,那么 Router 会将消息发送到目标链上的 OnRamp 合约中,以进行初步验证。如果验证通过,那么 OnRamp 就会发射一个事件,其中包含消息和元数据。这时, Committing DON(即:运行OCR 2.0协议的预言机)在监控起始链的过程中甄别到这个事件,并等待 OnRamp 发射的消息事件终局。然后,Committing DON会发送一条加密消息到目标链上的 Commit Store 合约中,这条消息是一个默克尔树的根哈希值,并由法定数量的预言机签名。

CCIP 的一大特色是建立了反欺诈网络(以下简称AFN),这是一个独立的验证层,负责独立监控其他所有层。如果AFN的节点甄别到任何作恶行为,就会自动触发机制,紧急关停所有跨链活动。合约在任意时间执行操作时都会先查看 AFN 的状态,确定系统是否处于紧急关停状态。值得一提的是,AFN 只监控公开的链上数据,因此其活动完全可以受到审计。

现在就可以执行跨链消息传输了。Executing DON中包含许多运行OCR 2.0协议的节点。Executing DON会等到消息被提交到 Commit Store 合约并由AFN验证通过后再开始执行。然后,Executing DON 会向OffRamp 合约发送执行交易以及加密证明。OffRamp 会基于储存在 Commit Store 中的内容验证加密证明,并确认其是否被AFN验证通过。最后,目标链上的 Router 会向 receiver 合约收取订阅费,并统一对接所有目标链。

在演讲中,Lorenz 演示了跨链“乒乓” demo 合约,该合约在 Goerli 测试网和 Rinkeby 测试网之间跨链传输消息。

除了对基础架构细节的深度分享之外,Chainlink 联合创始人 Sergey Nazarov 和 SWIFT 的战略总监Jonathan Ehrenfeld Solé 在一场炉边谈话中宣布了SWIFT正在一个概念验证项目中采用 CCIP。SWIFT 消息可以通过 CCIP 发起链上通证传输,这将使金融服务网络中的11000多个机构能够接入区块链网络。另外,Synthetix 也在其创新的 Synth Teleporters 中尝试采用 CCIP,目前处于 alpha 测试阶段。Synth Teleporters 可以让所有合成资产实现跨链传输。

DECO

DECO是康奈尔大学开发的一项隐私保护的预言机技术,后来被Chainlink收购。DECO可以为智能合约实现复杂的应用场景,可以保护敏感数据的隐私。

Chainlink预言机网络目前为区块链经济传输种类丰富的外部数据。截止至2022年Q3,Chainlink预言机已经向链上传输了42亿多个数据点。然而,有大量数据都无法被公开访问,也就是说大部分数据都不对传统预言机开放。即使预言机可以访问这些非公开数据,也有一些隐私或保密数据是不能被预言机或大众查看的。因此在实际操作中,如果是非公开数据,预言机只能基于数据生成“主张”(claims),并将主张传输到智能合约。DECO可以解锁Web2的数据、功能和服务,将它们安全地接入Web3世界,并同时保障隐私。另外,即使不涉及隐私数据,DECO也可以用来证明数据来源,以供用户验证。

我坚信,如果要充分发挥区块链技术的潜力,就需要将用户年龄、身份认证和信用分等数据传输到链上智能合约,并同时保障数据隐私。”——Chainlink Labs 首席研究官 Dahlia Malkhi

Chainlink Labs 首席研究官 Dahlia Malkhi 在 2022 SmartCon 的演讲中宣布 DECO 已进入 alpha 测试阶段,目前正在与多个合作伙伴开展一系列概念验证项目。我们花费了大量时间和精力投入研发创新的零知识证明,提升了证明创建速度并减少对内存的占用,并将 DECO 从理论研究推进到了 alpha 测试阶段。在未来,我们计划将 DECO 的核心零知识引擎开源,让整个研究社区可以参与到 DECO 的开发和应用当中。

整体来说,DECO 在 Web 服务器、Prover 和 Verifier 之间实现了三方交互。Prover(即:运行DECO Prover 的用户或应用)从Web服务器(即:数据提供方)请求数据,而Verifier(即:运行DECO Verifier的 Chainlink 预言机)则见证了这个交互。因此,Verifier 可以证明 Prover 和 Web 服务器之间通信的来源,可以确定 Prover 交互的接口,并附上关于交互的加密文本。

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图中是 DECO 的三方交互

然后,就无需再与数据源通信,而是只需要在Prover和Verifier之间交互即可。这时,Verifier拥有证据可以证明数据的真实性,但它只能看到加密的文本。根据具体的应用场景可能出现以下两种结果:

  • 如果无需保障隐私,Prover可以向Verifier提供解密数据的密钥。在这种情况下,应用开发者可以将数据传输到应用中,并使用DECO来证明数据来源。
  • 如果需要保障隐私,Prover可以基于从数据源获取的加密数据,采用零知识证明,在不透露数据内容的情况下创建主张。在这种情况下,应用开发者可以将保护隐私的主张输入到应用中,并且这些主张被DECO验证过。

Chainlink Labs近期与多个合作伙伴开展了一系列概念验证alpha测试,以验证DECO在各个智能合约应用场景中的可行性,其中包括:

  • 低抵押贷款 —— Chainlink与Teller联手推出概念验证项目,采用DECO针对链下银行账户余额创建零知识证明,将证明用于链上低抵押贷款,并同时保护数据隐私。
  • 数字身份 —— PhotoChromic正在开发数字身份解决方案,旨在证明用户拥有某个社交媒体账户,以此帮助应用过滤现实世界的用户。
  • 社交身份/粉丝身份证明 —— Clique正在开发一个解决方案,证明用户评论过某一内容创作者的推文或正在推特上关注某一内容创作者,并同时不透露用户的推特账户信息。
  • 记录系统 —— Burrata在2022 SmartCon上展示了一个原型,可以让Web3用户通过Burrata一个接入Web2 API的数据提供商证明自己的身份。Burrata分享了一个房屋租赁用例。用户租房需要先验证身份并签署临时租赁协议。Burrata可以通过DECO接入身份认证平台和文档签名服务,不用对区块链或预言机公开任何隐私数据,只需要发布关于隐私数据的主张即可。

Chainlink Labs 正与多家服务提供方(即 Web3 集成商)合作,这些 Web3 集成商将协助 Prover 与数据源以及 Prover 与 Verifier 之间进行交互,提升系统的可扩展性并优化用户体验。另外,我们还致力于为Web3 集成商开发客户端(包括移动客户端),以进一步实现信任最小化。

公允排序服务(FSS)

FSS是去中心化的交易排序解决方案,旨在为智能合约系统减少最大可提取价值(MEV)所产生的不利影响。MEV有不同形式,比如DEX之间出现套利机会以及对普通DEX交易发起抢跑攻击等。MEV会导致不必要的交易滑点,影响用户体验,并对用户施加隐形税。据估算,目前MEV总额约为6.75亿美元,这是保守估计,占数字资产交易额的一小部分。

FSS旨在通过打造顶尖的解决方案,在不修改现有基础架构的情况下实现更公平的交易排序。FSS的设计理念是提升交易排序的公平性,降低交易成本并减少/消除数据泄露。

Chainlink Labs 首席科学家 Ari Juels 在2022 SmartCon上谈到了智能合约交易排序问题,并分享了 FSS自首次出现在 Chainlink 2.0 白皮书以来的发展情况。

FSS的最大特点是建立了两个关键的交易排序原则,即:“基于因果顺序的安全排序”(secure causal ordering)以及“基于时间顺序的排序”(temporal ordering)。“基于因果顺序的安全排序”会先将交易加密,以隐藏交易细节;并采用DON来排序交易,排序后再解密并执行。因此,交易payload是加密的,节点在排序前并不能查看内容。“基于时间顺序的排序”则保障了预言机基于“先进先出”(first-in, first-out)的原则,将先收到的交易排在前面。

Chainlink Labs的研究工程师Pawel Szalachowski使用标准的自动做市商(AMM)展示了完整的FSS原型。在demo中,Szalachowski采用FSS避免了三明治攻击(注:三明治攻击指攻击者在普通交易前后插入恶意交易,以不当获利)。

假设Alice要购买价值100个ETH的TOKEN通证,而1个TOKEN通证价值约为1个ETH。攻击者可以看到交易池中的交易(注:交易池储存了还没有确认的交易队列),并买入了大量TOKEN通证,将其价格抬高。然后,攻击者执行Alice的买单,再次将价格推高,并且Alice买单最终的执行价要高于最初设定的价格。最后,攻击者卖出TOKEN换回ETH,在一场原子交易中实现了无风险获利,唯一受损失的人只有Alice。

Pawel通过FSS Swap的demo,展示了FSS如何有效避免三明治攻击,并在最大程度上降低MEV。

链下报告(OCR 2.0)

OCR(链下报告)协议(OCR 1.0)是对 Chainlink Data Feeds 的扩展升级,采用点对点网络在链下聚合数据,并降低了创建防篡改预言机报告的链上gas成本。OCR 1.0 将所有节点的数据在链下聚合成一份预言机报告,然后通过一个节点将报告提交到链上。每个节点的数据和签名可以在链上进行验证。OCR 1.0自从 2021 年初发布以来,一直为 Chainlink Data Feeds 提供助力,并且为 DeFi 生态的发展奠定了基础。然而,Chainlink 生态以及整个 Web3 行业自那以后都经历了长足发展。特别是,Chainlink 发布了一系列创新的 Web3 服务,包括储备金证明、Chainlink VRF 和 Automation。与此同时,智能合约生态也逐渐往多链的方向发展。

ORC 1.0最初的目的是在链下聚合数据,并将中位数发送到链上,以驱动 EVM 区块链上的 Chainlink Data Feeds。OCR 2.0 在此基础上提高了通用性,旨在为集成至各种区块链的 Chainlink 服务提供统一的技术栈。OCR 2.0 的可扩展性和配置灵活性比 1.0 更胜一筹,采用模块化的架构,可以针对不同服务的具体需求进行定制化,并且可以使用同一个开发框架来开发不同的预言机服务。
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OCR 2.0可以重复使用,而且服务和区块链组件可以轻松更换

OCR 2.0 采用 Reporting Plugin 来实现具体产品的逻辑,并由 DON 的 OCR 2.0 框架负责执行。几乎所有区块链只要集成了 Reporting Plugin 接口,都可以访问所有 Chainlink 服务。

OCR 2.0 在多个方面进行了优化,比如将 gas 成本进一步降低到 25% 左右。2.0 相比 1.0 还有一个优势就是开发了全新的点对点网络通信技术栈,提升了安全性和可靠性。另外,2.0 的其他特性还进一步降低了延迟性并提升了吞吐量。

一直走在区块链的前沿

区块链的研究涉及一些非常复杂且具有挑战性的问题,我们需要在解决这些问题的同时,超越纯理论研究的范畴,在实际应用场景中落地并对现实世界产生价值。另外,区块链研究还有一个特点就是它跨越了多个学科,涵盖计算机科学、经济学、博弈论和数学等各个领域,因此对研究者来说格外有吸引力。

Chainlink Labs 团队拥有世界知名的研究者和顶尖的行业专家,共同研究前沿技术,为Web应用建立信任最小化的标准,并基于加密事实打造经济更加公平的世界。如果你是一名研究者,并有兴趣与我们合作,请联系我们,加入社区。

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加:2022-10-31 12:02:40  更:2022-10-31 12:03:35 
 
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