HashKey：ChainlinkとNestなどの分散型オラクルの経済モデルと応用探索の簡単な分析

この記事は20年7月9日にChain闻HashKey Capital Researchアカウントで公開され、著者は钱柏均、原文タイトルは『分散型オラクルの設計』です。

この記事では、分散型オラクルの核心的な設計思想、さまざまな分散型オラクルの経済設計と応用探索について研究します。結論として、技術の向上に伴い、分散型オラクルは主流に躍り出ると考えられ、経済モデルとインセンティブメカニズムが各分散型オラクルの競争の焦点となるでしょう。DeFiやその他のパブリックチェーンアプリケーションのユーザー基盤が拡大するにつれて、分散型オラクルは必要なインフラとなり、クロスオラクルの応用がデータソースの安全性を高める大きなトレンドとなります。

暗号世界と現実世界の運用ロジックにはかなりの違いがあります。暗号世界は、コンセンサスメカニズム、暗号学、分散ノード、スマートコントラクトを通じてチェーン上で運用されます。スマートコントラクト内で、入力X変数に対してスマートコントラクトがY結果を実行することは予測可能であり、この結果は不可逆的であり、確定性と信頼性を持っています。

Y結果の正確性を達成するためには、X変数の出所が非常に重要です。X変数のデータソースには、オンチェーンデータとオフチェーンデータの2種類があります。オンチェーンの信頼できるデータはブロックチェーンから直接取得できますが、オフチェーンの信頼できるデータはオラクルを通じて提供される必要があります。この記事では、さまざまなオラクルが信頼できるデータを提供する方法と、その経済的インセンティブ設計について主に紹介します。

全文は3つの部分に分かれています：第一部は中央集権型と分散型オラクルのメカニズムを紹介し、第二部は市場に存在するオラクルの経済的インセンティブ設計を比較し、第三部はオラクルの応用と展望について議論します。

一、オラクルの種類とメカニズム

オラクルの機能は、外部情報をブロックチェーンに変換して書き込み、ブロックチェーンと現実世界のデータの相互通信を完了させることです。オラクルは、不確実性が非常に高く、検証されていないデータベースからデータをフィルタリングして、信頼できて安全な閉じたシステムに入力する必要があります。したがって、データの質はシステム全体の運用に大きく影響します。

現在、オラクルデータベースの出所は主に以下の4つです：1つはインターネット接続と検索エンジン、2つ目は他のブロックチェーンのオンチェーンデータ、3つ目はIPFSストレージデータ、4つ目はIoTセンサーのデータです。現在、暗号市場には3種類のオラクルがあります：1つは中央集権型オラクル、2つ目は分散型オラクル、3つ目はアライアンスオラクルです。以下に、3種類のオラクルのメカニズムと違いをそれぞれ紹介します。

中央集権型オラクル

中央集権型オラクルは、信頼できる中央機関からデータを提供し、スマートコントラクトを実行します。中央集権型オラクルには2つのメカニズムがあります：第一のメカニズムは、中央機関がオラクルを信頼できる実行環境で運用し、データの要求者が中央機関を信頼する必要がないことです。このメカニズムは、信頼できる暗号証明技術を通じて、データの要求者にデータソースが全過程で変更されていないことを証明できます。

Provableはこのメカニズムの典型であり、TLSnotary証明技術を採用して、データソースがブロックチェーンに接続されるプロセス全体が第三者によって監査可能です。データの要求者がデータソースを信頼すれば、データがデータソースからブロックチェーンに接続される過程は信頼できます。

第二のメカニズムは、データソース自体が開発したオラクルであり、データの要求者は中央機関を信頼する必要があります。このメカニズムでは、データソースは通常、オフチェーンの信頼できる機関であり、オフチェーンの信用をオンチェーンに拡張し、データソースがデータの質に全責任を負います。

中央集権型オラクルのメカニズムは比較的直感的であり、従来の社会のデータソースに合致しており、主に3つの利点があります：第一に、中央集権型オラクルでは、データの完全性と安全性がオラクルの信頼性に直接影響し、中央集権型オラクルが提供するデータは商業行為であるため、悪用の動機が小さいことです。第二に、すべてのデータが中央集権型オラクルによって提供されるため、参加者間のゲーム行動が存在せず、データ呼び出しの効率が高いことです。第三に、中央集権型オラクルのデータの信頼性はユーザー規模に依存せず、エコシステムの規模が小さくてもオラクルは正常に機能します。

しかし、中央集権型オラクルには2つの限界があります。1つはスケーラビリティであり、他のオラクルが提供するデータと互換性がないことです。2つ目は安全性であり、中央集権型オラクルの内生的価値が高価な契約に必要な安全性を支えるには不十分です。中央集権型オラクルは内生的価値を持ち、この内生的価値は1つの価格で買い取られる可能性があります。

中央集権型オラクルがより大きな価値を持つDeFiエコシステムのデータ提供者として機能する場合、データの要求者は賄賂を通じて中央集権型オラクルを買収し、データソースを操作して自らのDeFi契約で利益を得ることができます。

分散型オラクル

分散型オラクルのメカニズム設計は、ブロックチェーンの分散思想と一致しており、信頼できる多数のノードを通じて共同でデータサービスを提供し、オラクルシステム全体のフォールトトレランスを強化します。分散型オラクルは、技術によってオラクルの信頼性を高めるのではなく、経済的インセンティブとマルチシグネチャを通じてデータの信頼性を達成します。

分散型オラクルには複数のノードが参加するため、設計には以下の問題を考慮する必要があります：第一に、ノードの共謀問題。第二に、データ内容の機密性。第三に、データ取得の即時性。第四に、ノードが他のノードのデータを悪意でコピーする問題。第五に、ウィッチ攻撃によるデータの腐敗問題。

分散型オラクルの実行プロセスには通常5つのステップがあります：1. スマートコントラクトが取引状態を保存します。2. 現在の取引を停止し、分散型オラクルがデータを呼び出すのを待ちます。3. オラクルはマルチシグネチャメカニズムを通じてデータ提供者が対応するノードに同時に署名します。4. オラクルは暗号アルゴリズムメカニズムを使用して各ノードのデータを整理し、取引状態を調整します。5. スマートコントラクトが結果を検証し、取引が完了します。

どのような分散型オラクルであっても、データを呼び出す核心的な方法には共通点がありますが、実現方法には違いがあります。分散型オラクルは、中央集権型オラクルに比べて2つの限界があります：第一に、料金が比較的高く、多数のノードが参加する必要があります。第二に、エコシステムには一定の規模が必要であり、データの信頼性はエコシステムの規模と高い相関があります。

アライアンスオラクル

アライアンスオラクルは、信頼できるアライアンスがデータをスマートコントラクトに提供するもので、分散型オラクルの一形態です。アライアンスチェーンと同様に、アライアンスオラクルネットワーク内のノードは、指定された信頼できる個人または機関によって構成されます。この種のオラクルの信頼構成には複数のレベルがあり、各ノードへの信頼、オラクル自体のメカニズムへの信頼、オラクルのガバナンス機関への信頼が含まれます。

MakerDaoのオラクルはこのカテゴリに属し、14の信頼できるノードで構成され、内部ユーザーにETH/USDのリアルタイム価格を提供します。そのノードには匿名の個人データソースに加え、0x、dYdX、Set Protocol、Gnosisなどの指定されたデータソース機関が含まれています。

アライアンスオラクルで注意すべき問題は2つあります：第一に、信頼できるノードの身分の機密性が、ノードが操作されたり脅迫されたりする可能性に関係します。第二に、信頼できるノードとガバナンス機関が自身の利益に関与しているかどうかを考慮する必要があります。

MakerDaoアライアンスオラクルの場合、MKRの保有者はオラクルの運用に関する2つの重要なポイントを決定できます：1つはアライアンスオラクルの参加ノードのリストです。2つ目は、MKR保有者が価格の反応を遅らせることで悪意のあるノードによるオラクルの操作を防ぐことができることです。しかし、MKR保有者（ガバナンス機関）が共謀または腐敗した場合、MakerDaoエコシステムはバランスを取るのが難しくなります。

不誠実なMKR保有者は、大量のCDPまたはDAIを保有することで、共謀してETH価格を操作し、グローバルな清算を引き起こして利益を得ることができます。このように、アライアンスオラクルは特定の信頼度が高い環境で、高効率かつ分散型の効果を生むことができ、業界の初期には解決策として有効です。

二、分散型オラクルの経済モデル

Chainlink

二層構造

Chainlinkは、イーサリアム上に構築されたオラクルシステムで、二層構造から成り立っています。下層は複数のデータソースがオラクルノードにデータを提供し、上層は複数のオラクルノードがブロックチェーンにデータを提供します。

図1: Chainlinkの二層構造

Chainlinkの二層構造には2つの特徴があります：第一に、データの要求者はデータソースの構成を自由に設定でき、ノードの評判やノードの数を含みます。第二に、下層構造はデータの分散型特性を保証し、上層の複数のオラクルは、任意のオラクルが単一障害点で失敗した場合でも、システムが引き続き運用できることを保証します。第三に、Chainlinkはオンチェーンでデータを集約する方法を採用して、データをデータの要求者に送信します。

すべてのオラクルは、それぞれデータをオンチェーンのスマートコントラクトに送信し、スマートコントラクトが異常値を除外した後、合理的なデータをデータの要求者に提供します。オンチェーンでのデータ集約の利点は、データ内容が何度も監査され、データソースが提供するデータがすべてブロックチェーンに記録されるため、信頼性が高まることです。しかし、この方法の欠点は、データ量が膨大な場合、手数料が非常に高くなり、ネットワークが混雑することです。

そのため、Chainlinkは閾値署名（Threshold Signature）を利用してこの問題を解決します。閾値署名は、オラクル間で相互に通信し、オフチェーンで合意を形成することを可能にします。オフチェーンのオラクルは閾値署名技術を使用してデータを集約し、最終的にブロックチェーンに1回だけデータを送信し、手数料も1回だけ支払うことができます。

経済モデル

Chainlinkオラクルエコシステムの主要な参加者はデータの要求者とデータ提供者であり、主な運用方法は信頼できるノードと協力し、トークンLINKでノードをインセンティブします。Chainlinkの経済メカニズム設計には主に2つの要素があります：第一はトークンLINKを担保することです。ノードはサービスを提供する前に、ChainlinkのトークンLINKを担保する必要があります。

ノードに悪意のある行為が発生した場合、虚偽のデータを提供したり、データをコピーしたり、無行動を取ったりする場合、ノードが担保したLINKはシステムによって没収され、データの要求者を保護します。第二に、Chainlinkオラクルネットワークには評判システムがあります。オフチェーンノードはデータ提供サービスの過程で一定量のLINKを報酬として得ることができ、他のノードはその提供したデータの質に基づいて評価し、ノードの評判に影響を与えます。

ノードの評判に影響を与える要因には、ノードがデータを提供する頻度、完了率、応答時間、質が含まれます。多くのLINKを担保するノードは、自身のサービスとデータに対する肯定を表現しており、評判が高くなり、データの要求者からの指名の機会も増え、相対的に収益が向上します。

Chainlinkは、オンチェーンに真実のデータを提供するだけでなく、スマートコントラクトに基づくプロジェクトに対してランダム性の検証サービスも提供します。ユーザーはDApp（ブロックチェーンゲーム、ギャンブル）にアクセスし、そのランダム性を検証できます。

運用手順は4つあります：1. スマートコントラクトがChainlinkにランダム数の検証をリクエストします。2. Chainlinkがランダム数を生成します。3. Chainlinkがランダム数をVRFスマートコントラクトに送信し、ランダム検証を行います。4. 結果をスマートコントラクトに返します。Chainlink VRFは、DAppのランダム性を検証することで、ユーザーがプロジェクトの真実性と公正性を識別するのを助け、支払いメカニズムを通じてトークンLINKとイーサリアムの各プロジェクトを結びつけ、将来的にはエコシステム内でより完全なトークン経済モデルを発展させることが期待されます。

問題と解決策

(1) データプライバシーの問題

データをオープンに入力し、クエリする際にプライバシーを保持することは非常に困難です。特に金融分野では。例えば、DeFiの貸付において、ユーザーの信用記録や個人情報を分析し、ユーザーの信用レベルを判断する必要がある場合、ユーザーの情報はオンチェーンで集約され、完全にブロックチェーンに記録され、ユーザーが要求を提出する意欲に影響を与えます。

現在、Chainlinkは信頼できる実行環境を利用してデータを保護しています。Chainlinkの信頼できる実行環境の特徴は、一部のコードとデータを外部環境から暗号化して隔離し、特定の方法を通じてのみ信頼できる実行環境の結果を読み取ることができることです。また、ノードのコンピュータが侵入されても、信頼できる実行環境内のデータは安全に保たれ、二重の保護効果を達成します。

(2) 共謀の問題

どのオラクルでも複数のノードが共謀する問題があり、賄賂やウィッチ攻撃が含まれます。ノードの共謀がオラクルエコシステムに与える最大のリスクは、故意に誤ったデータを報告して自身の利益を図り、データの要求者の利益に影響を与えることです。データの要求者は特定のノードの身分と数を決定できるため、Chainlinkの抗共謀能力がさらに疑問視されます。

現在、コミュニティで提案されている解決策は、スマートコントラクト開発者が安全なランダムビークルを使用し、すべてのノードからランダムにノードを選択してデータを提供することを許可することです。イーサリアム2.0は安全なランダムビークルを実現でき、イーサリアムの数万のノードが共謀の可能性を最小限に抑えます。

Nest

Nestは、主にDeFiプロトコルにサービスを提供する分散型オラクルであり、悪意のあるノードの共謀問題を解決しようとしています。Nestエコシステムには3つの役割があります：マイナー、検証者、データの要求者です。第一に、マイナーはオラクルにデータ（価格）を提供し、マイニング報酬NESTを得ます。

誰でもマイナーになることができますが、価格を提示する際には一定の手数料を支払う必要があり、支払う手数料が高いほど、得られるマイニング報酬NESTも多くなります。第二に、検証者は市場価格から外れた価格を選択して取引を成立させ、利益を得ることができます。検証者は取引後に強制的に価格を提示する必要がありますが、手数料を支払う必要はなく、マイニング報酬も得られません。第三に、データの要求者はNestの価格を呼び出し、手数料を支払います。

注意すべき点は2つあります：第一に、Nestメカニズムでは、マイナーが先に価格を提示し、データの要求者が呼び出すことができるため、供給側が需要を駆動し、Chainlinkとは異なります。第二に、Nestは本質的に検証者のアービトラージメカニズムを利用してマイナーに真の価格を提示させるものであり、すべてがオンチェーンで行われるため、マイナーの悪意のある行為がデータの要求者が真の価格を得ることに影響を与えません。

第三に、検証者は取引を成立させる際に、自身の価格を提示する必要があり、その価格の資金規模は検証資金の2倍でなければなりません。このメカニズムは、悪意のある検証者が自身が提供した価格を検証してアービトラージを行うことを防ぎます。検証者が自身の価格リストを検証してアービトラージを試みる場合、その後のアービトラージコストは倍増し、アービトラージの余地はどんどん小さくなります。

Nestの最大の問題は、エコシステムが供給側によって駆動されることです。このゲームシステムが正確な価格を実現する前提は、参加者の数が多く、頻繁に参加することです。マイナーの規模が不足している場合、アービトラージメカニズムを通じてオンチェーンで真のデータを生成することができません。また、すべての価格提示行為はオンチェーンで完了するため、ガス費用がマイナーのコストの要因の1つとなります。

一旦ETHネットワークが混雑し、ガス費用が急騰すると、マイナーは損益分岐を維持できず、マイナーの価格提示の積極性に影響を与えます。現在、マイナーの主な収益支援はマイナーの価格提示の手数料であり、オラクルの呼び出し費用ではないため、ETH価格のアービトラージの余地が大きいときにのみ、NESTトークンの価値が際立ちます。

他の時期にはマイニングの動機が明らかに不足し、短期的な持続可能性が低いです。データの要求者の規模が増加することで、Nestエコシステムの内部価値が真に成長することができるでしょう。

三、分散型オラクルの発展方向

中央集権型オラクルに比べて、分散型オラクルはコストが高く、規模が限られている場合には効率が低いです。したがって、分散型オラクルはブロックチェーンのデータ問題を解決することから、信頼問題を解決することに向上しなければならず、真にその応用を拡大することができません。私は分散型オラクルの将来の実際の応用シーンには3つの要因があると考えています：第一はランダム性の需要が高いシーン、第二は複数の機関が参加するシーン、第三は合成資産取引のシーンです。

ランダム性が高い

ブロックチェーン内でランダム性が高いアプリケーションには、ギャンブルや予測などのプラットフォームが含まれます。この種のプラットフォームの核心はランダム性、予測不可能性、検証可能性であり、分散型オラクルの需要は必須です。現在、多くのギャンブル系DAppはオンチェーンでランダム数を生成しており、オラクルは参加していません。

しかし、2018年にEOS上のギャンブル系DAppはランダム数の問題でハッカーに攻撃され、プロジェクトが資産を失いました。また、ブロックチェーン上の公開ランダム数アルゴリズムは、ランダム性を予測可能にしてしまいます。

DAppは、より安全なランダム数を得るために2つの方法を利用できます。1つはオラクルAPIを呼び出して外部からランダム数を取得することです。もう1つはVRF（可検証ランダム関数）を利用して、オフチェーンで安全で予測不可能なランダム数を生成し、そのランダム数を直接ユーザーに返すことです。

複数の参加

複数の参加者が関与するシーンは、分散型オラクルを通じてデータを取得するのに適しています。例えば、分散型保険です。まず、分散型保険のデータソースは非常に広範囲にわたります。フライト遅延保険や医療保険など、単一の案件ではIoT、GPSシステム、法的判例、病院データなど、複数のデータソースからデータを取得する必要があります。

自動車保険の支払いに関しては、保険会社は顧客と支払いの問題でしばしば意見の相違が生じます。保険会社は最終的な裁定権を持っているため、特定の顧客が情報を隠すことは避けられません。自動車保険の支払いには複数のデータソースが関与し、調査プロセスは長引きやすく、運営コストが増加し、処理期間が延びることがあります。

分散型オラクルは、異なるデータソースから保険関連データを迅速に取得し、オフチェーンで集約した結果と関連データをブロックチェーンにアップロードすることができます。次に、保険機関の最大のコストは信頼コストであり、担保価値が中央集権型オラクルの内生的価値を超えると、中央集権型オラクルは信頼されにくくなります。

合成資産

合成資産にはさまざまな設計メカニズムがあり、市場に取引相手が存在すれば合成資産契約が成立します。合成資産は柔軟性を持ち、市場参加者が本来取引できないリスクをヘッジできるようにします。ブロックチェーン上の合成資産の取引結果は完全に分散型オラクルに依存しており、ブロックチェーン上のスマートコントラクトはデータソースが正しいかどうかを識別できません。したがって、分散型オラクルは合成資産取引において必要な役割を果たします。

分散型オラクルは、複数のノードの利点を利用して、さまざまな合成資産契約に対して柔軟にデータソースを提供できます。分散型オラクルは、高価値契約のデータソースの安全性を高めるために4つの方法を持っています：第一に、経済的インセンティブと罰則メカニズム。第二に、複数ノードの監査。第三に、分散型オラクルの内生的価値はエコシステムの規模が成長するにつれて循環的に増加し、安全性が高まります。第四に、相互運用性が高く、クロスオラクルサービスを実現できます。

中央集権型オラクルに比べて、分散型オラクルは契約の価値上限を高く保つことができますが、分散型オラクルはデータソースのコンプライアンス問題を解決する必要があります。

伝統的な法定合成資産取引がデータを提供する中央集権型オラクルには、政府機関、証券取引所、銀行などが含まれ、これらは政府によって厳密に規制されています。分散型オラクルの抗検閲性は、データの要求者がオラクルの技術とメカニズムを完全に信頼する必要があることを意味します。政府がオラクルの規制に介入すると、ブロックチェーンの分散化の本来の目的は失われます。

したがって、将来的にDeFi契約が上限条項を増やすか、オラクルが自己規制を発展させるかにかかわらず、分散型オラクルがどのように規制のニーズを満たすかは、DeFiの発展における重要な鍵となります。また、データソースの安全性のマクロ的な観点から見ると、複数の分散型オラクルを同時に採用することで、さらなる分散化を実現できます。将来的には、分散型オラクル市場は多角的に並行し、リスクを分散し、より安全なデータ供給環境を実現するでしょう。