Hashkey曹逸欣：详细解释甲骨文主流去中心化贷款产品的原理

在去中心化的金融体系中，预言机在资产定价方面尤为重要。预言机报价的安全性、及时性、准确性和成本是我们应该关注的维度。本文全面分析了主流去中心化贷款产品的预言机原理，并从安全性和及时性两个维度进行了比较。

广义预言机及其信息源形式

预言机作为一个重要的基础设施，已经被广泛讨论。过去，它通常被狭义地指在区块链之外提供可信数据的模块。本文讨论了一种更通用的预言机，它依赖信息源向去中心化的系统传递信息。这些信息可以用于交易市场的价格、指数、宏观参数等信息，也可以用于预测市场气候、选举等信息。依赖信息源可以来自链上，也可以来自链外，具有不同程度的去中心化性。

图1。不同类的信息源和预言机示例

图1显示了几个示例：CoinBase exchange提供的带有签名认证的API是一个典的由权威信誉认可的中心化式链外信息源；Uniswap作为原来的链上去中心化交换，Uniswap提供的twap 预言机是一个典的链上去中心化信息源。

这两类信息源各有优缺点。在中心化的链条之外，运营商存在信用风险，但可以覆盖的信息类比较全面，一般都是及时准确的。在去中心化的信息链上，信息源利用区块链来消除信用风险，但目前AMM价格预测机是主要的，类单一，操纵事件过多。

它们可以作为广义预言机的基石，通过聚合和相互锚定使其更加健壮和安全，参与去中心化系统的运行。例如，

Makerdao构建了一个联盟预言机系统，授权链外多个第三方信息源组成联盟，为资产提供价格信息。它可以在一定程度上抵御个别中心化信息源的信用问题，但不排除串通和腐败的风险。目前，它主要依靠治理和激励机制来管理。

Chainlink提出了一个更加去中心化的预言机系统，通过经济激励机制和声誉系统来管理未授权的信息源。

Compound提出了一种将中心化链外的信息锚定到去中心化链上的信息的方案，在保留中心化信息源优势的同时加强风险控制。
从价格角度出发，探讨了前三大去中心化贷款产品的采用情况（如表1所示），并对其原理和性能进行了分析和比较。

表1。预言机表格和前三大去中心化贷款产品的信息来源

麦可道联盟

作为一个古老的DeFi项目，makerdao于2017年6月推出了一个稳定币Dai（现更名为SAI），其中有一个锚定ETH，并根据其第一个版本的预言机对ETH进行报价作为抵押品。在这个版本的预言机中，makerdao授权的14个个人匿名信息源（feed）提供ETHusd的报价，并通过聚合合同获得中间报价，**将价格反馈给makerdao系统的主合同。匿名性用于抵御信息源节点**纵或勒索的风险。makerdao治理组织管理信息源选择、信息源数量和其他配置参数。

Makerdao于2019年9月发布了预言机的第二个版本。与第一版相比，除了支持多币种报价的功能改进和性能改进外，主要改进如下：

建议增加DeFi合作伙伴作为机构信息源（包括dydx、0x、set协议和gnosis）；

提出创建预言机团队角色，构建预言机治理框架；

提出了一种优化的预言机激励机制。

与预言机结盟的风险在于，用户需要信任信息源和治理机构。上述改进致力于使makerdao 预言机更加去中心化：去中心化信息源的引入可以在一定程度上缓解中心化式信息源的信用风险，但可能引入更多被第三方操纵的风险；而治理机制和激励机制的完善往往会对制度产生长期影响，不能立竿见影。

麦可道预言机原理

图2展示了makerdao 预言机根据链下授权信息源从左到右的报价流程（DeFi合作伙伴组织信息源的获取方式没有官方解释，需要进一步跟踪上报）。

图2。Makerdao预言机架构（图片来源：Makerdao官方网站DOCS）

为了确保链下的数据能够安全地传输到链上，每个授权信息源节点都运行一个omnia feed客户端，该客户端通过一个名为scuttlebutt的分布式八卦协议将以太坊私钥签名的价格信息广播到omnia中继网。

中继器监视这些签名的消息，检查它们的活跃度，将价格数据和签名打包成以太坊事务，将其广播到以太坊网络，链上的预言机模块进一步处理价格信息。

链上的预言机模块主要包括两个契约：medium和O。介质合约的主要任务是验证时间戳、信息源是否在白名单中、价格序列是否按升序排序，并根据第二步推送的价格和签名序列，使用bloom过滤器验证价格是否来自不同的信息源。通过上述验证后，计算中值并替换原始值。在介质合同中维护信息源的白名单，以检查是否从许可证地址更新了价格信息。makerdao管理机构通过更新白名单来调整信息源，并有权更新计算中位数所需的最小信息源数量（目前设定为13）。

O是进一步提高预言机安全性的智能合约。主要用于设置报价的延时机制，为识别和应对潜在的安全事件预留时间。O合同中维护一个价格队列，**的价格信息只会被“中间人”观察者合同采用，并在一小时后由主合同（VAT）检索。

紧急先知

紧急预言机是makerdao抵御攻击的**一道防线，由MKR持有者投票选出。紧急关停预言机有权单方面触发紧急关停，因此可以通过冻结单个预言机来缓解运行风险。

makerdao-预言机的效率

通过以上流程分析，我们可以发现，麦可道预言机的工作效率主要受到以下几个方面的影响：

信息源更新频率

信息源根据两个原则提交价格更新信息：a）当前价格与上次提交价格之差大于规定阈值（当前设定为1%）；b）上次提交价格超过6小时。

介质合同更新频率

瞬间，取决于中继器的传输频率。中继器每次收到中继器发送的价格序列后，都会立即执行验证过程，通过检查后更新中位数。

O合同更新频率

至少每1小时。通过调用一个名为megapoker的公共契约，外部EOA地址可以批量执行O contract中的poke（）方法来更新每个抵押资产O contract中的价格队列，然后触发spotter contract依次读取**价格。为了保持这个更新频率，O契约中的poke（）方法限制只有在块时间戳区间等于或大于3600秒时才能再次调用它。图3显示了makerdao 预言机当前支持的24个抵押资产的O合同地址和spotter合同地址。

网络传输和块生成延迟

这两个延迟处于第二级，与O的一小时延迟相比可以忽略不计。

图3。makerdao 预言机支持的24个资产的O合同地址和观察员地址（来源：megapoker合同：0x7472e5830dc6402c22bb5b3abbca14d6a058e482）

可见，makerdao 预言机最快的价格更新频率为每小时一次，但受制于桶效应下的中合约价格更新频率。我们可以通过ETHusd的中间合约的交易记录来衡量更新频率。从图3可以看出，更新合同报价的时间区间约为9分钟和219分钟，60分钟内更新报价的概率为70%，即O合同对应的每1小时获得一次的报价在1小时前更新；当剩余的30%概率超过1%时小时，它是3.65小时是上限价格更新延迟的预言机在大多数情况下。

图3。makerdao 预言机的ETHusd medium contract中logmediaprice事件的时间区间分布（来源：medium contract:0x64de91f5a373cd4c28de3600cb34c7c6ce410c85）

AAVE采用链式报价

链式预言机原理

实际上，chainlink 预言机的体系结构与makerdao 预言机非常相似。**的区别是信息源不需要获得chainlink权限。它的原理和经济激励机制在其他许多研究报告中都有提及，在此不再详述。链环系统可以描述为两种类的节点

链外节点

响应于聚合契约的请求，通过在以太坊链上发送事务将链外信息传输到聚合契约，聚合契约在收集链外节点的指定阈值数目后生成聚合价格。

链上的节点

在以太坊上运行智能合约通常是由社区用户发起的，主要包括p-proxy合约和aggregator合约。**存储每个报价资产的**聚合器合同地址，接收到用户合同的链请求后访问相应的聚合器，获取其中存储的**价格，并在同一链事务中将报价反馈给用户合同。

图4。用户调用chainlink 预言机的过程（来自公文）

有两个因素会触发聚合器合约开启新一轮聚合报价

**一次总报价的延迟超过一定阈值；

合同将听取一些信息来源的报价，并将其与上一次总报价进行比较。当差价偏离某一临界值时触发。

图4。Chainlink 预言机的ETH/USD价格数据聚合接口（来源：https://data.chain.link/ETH-usd）

图4是chainlink对ETH/USD的汇总报价页。可见，链外有21个节点参与工作。价格偏离阈值为0.5%，延迟阈值为3小时。根据ETHusd聚合器合约的新一轮登录频率，我们可以测试实际的价格更新频率。如图5所示，峰值更新区间为10个块（约2.5分钟），10分钟内更新的概率为70%，**限制约为70分钟。

图5。chainlink 预言机 ETHusd aggregator contract中新轮事件的区间分布（来源：aggregator contract:0x00c7a37b03690f49f41b5c5af8131735c7275446）

大院的预言机

Compound设计了一个名为openpricefeed的预言机系统，它不同于联盟预言机和去中心化预言机。采用中心化信息源锚定AMM链价格的组合形式，主要有两个合约。

Open预言机PriceData

任何中心化式信息源（reporters）都可以将用私钥签名的价格数据发送到open预言机价格数据合约。open预言机价格数据合同负责接收价格和签名信息，并在未经许可的情况下将其向第三方开放。

UniswapAnchoredView公司

目前，compound自己的系统只采用CoinBase pro提供的API数据。存储在open预言机价格数据中的签名价格通过uniswanchoredview合同进行验证和过滤。只有在CoinBase签署合同且价格在Uniswap的twap 预言机报价的一定范围内时，合同才被接受和更新。目前，价格区间设定为与锚定价格**偏差的±20%。

值得注意的是，任何人都可以访问CoinBase Pro API接口来获取时间戳、价格和签名信息，并将它们提交给Uniswapanchoredview合同。只要能通过验证，用户就可以得到实时的价格。换句话说，及时性是三个预言中**的。然而，在2020年11月26日的复合大规模清算事件中，币基交易所的Dai价格出现了剧烈波动。清算机器人利用差价完成交易中抵押物价格的更新和清算过程。

预言机性能比较

三款贷款产品均采用不同的机制控制中心化信息源的信用风险和单点攻击风险，但预言机的安全性和及时性无法同时实现。Makerdao以保守的方式预留处理突发事件的时间，导致报价至少延迟1小时；链式报价频率较高，目前参与报价的去中心化节点较少。两者的时间消耗主要受多个信息源聚合阶段的限制。目前，compound的预言机只信任一个中心化式信息源，没有聚合过程。它还允许任何第三方触发价格更新，以获得**的及时性。但是，锚定机构设定的波动范围为±20%。在极端的市场情况下，单个交易所的异常报价容易被使用；当中心化的信息源出现单点故障或受到攻击时，虽然可以自动放弃并依赖AMM 预言机的报价，但会将风险转移给AMM 预言机。

表2。预言机三大去中心化贷款产品风险控制机制及及时性比较

总结与思考

预言机作为一个重要的基础设施，已经被广泛提及。预言机的安全性决定了去中心化系统的抗风险能力和鲁棒性。预言机报价的准确性和及时性对DeFi的质量至关重要，业务的运作起着至关重要的作用，特别是对于以贷款产品为代表的项目，很多项目都依赖于超额抵押的模式。预言机对抵押品价值的评估直接决定了是否以及何时启动清算。通过对去中心化贷款产品的安全性和及时性的分析，可以看出提高安全性的机制会在一定程度上削弱去中心化贷款产品的及时性。通过对链环结构的综合比较，期望得到两个维度之间的**折衷，但链环下仍需要更多的节点加入以提高其去中心化性。在复合式锚定预言机模式下，增加所需信息源的数量，保留锚定预言机的特性，减少波动带宽可能是改进的方向。