Starcoin标准Oracle协议介绍
Starcoin标准Oracle协议介绍
* 本文由Starcoin社区原创

为什么需要Oracle?

区块链发展至今,遇到过很多困难,这些困难的背后往往催生出更多的创新。链上如何获取真实世界的数据?合约如何捕捉市场的价格波动?链游如何保证不可预测性?类似的很多疑问困扰着我们,Oracle(预言机)应运而生。Oracle不仅打通了链上与链下,也在公链之间开了一扇门,极大的拓展了区块链的应用场景。所以Oracle就像一座桥梁,让不同地方的数据相互之间建立起联系。

Oracle已成为公链生态中必备的一个基础组件。Starcoin也定义了一套标准的Oracle协议,它就像卫星一样,将星球上的数据收集起来,再通过Move合约分发到其他的地方,创造丰富的价值。

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Starcoin的标准Oracle协议

Starcoin通过智能合约语言Move,在Stdlib中设计了一套标准的Oracle协议,拥有以下特点:

  • 可扩展
  • 开放的数据源
  • 安全可靠
  • 简洁高效

该协议功能非常完备,设计上也很精炼和巧妙,我们通过源码来深入地了解一下:

  1. 灵活的OracleInfo
struct OracleInfo<OracleT: copy+store+drop, Info: copy+store+drop> has key {
    ///The datasource counter
    counter: u64,
    ///Ext info
    info: Info,
}

public fun register_oracle<OracleT: copy+store+drop, Info: copy+store+drop>(_sender: &signer, info: Info) acquires GenesisSignerCapability
  • OracleInfo是面向泛型编程的,通过泛型参数支持任意类型的Info,有非常良好的扩展性。
  • OracleInfo只有key的ability,既不能copy产生重复类型的OracleInfo实例,也不能让已有的OracleInfo实例凭空drop,安全可靠。
  • 没有使用数组存储,并且任何账号都能够通过register_oracle函数注册OracleInfo。
  1. 丰富的DataSource
struct DataSource<OracleT: copy+store+drop, ValueT: copy+store+drop> has key {
    /// the id of data source of ValueT
    id: u64,
    /// the data version counter.
    counter: u64,
    update_events: Event::EventHandle<OracleUpdateEvent<OracleT, ValueT>>,
}

public fun init_data_source<OracleT:  copy+store+drop, Info: copy+store+drop, ValueT: copy+store+drop>(sender: &signer, init_value: ValueT) acquires OracleInfo
  • 任何账号都可以调用init_data_source函数成为DataSource。
  • 更新凭证UpdateCapability等数据存储在当前账号下,拥有明确的所有权。
  1. 合理的权限管理
struct UpdateCapability<OracleT: copy+store+drop> has store, key {
    account: address,
}

struct GenesisSignerCapability has key{
    cap: Account::SignerCapability,
}
  • 定义了两种不同的权限:OracleInfo注册的权限GenesisSignerCapability、OracleFeed更新的权限UpdateCapability。
  • 只有GENESIS_ADDRESS拥有GenesisSignerCapability,通过外借的方式,让所有人都能注册OracleInfo。
  • 任何账号都可以有UpdateCapability,任何有UpdateCapability的账号都能更新对应类型的OracleFeed数据。
  1. 安全的OracleFeed
struct DataRecord<ValueT: copy+store+drop> has copy, store, drop {
    ///The data version
    version: u64,
    ///The record value
    value: ValueT,
    ///Update timestamp millisecond
    updated_at: u64,
}

struct OracleFeed<OracleT: copy+store+drop, ValueT: copy+store+drop> has key {
    record: DataRecord<ValueT>,
}

public fun update<OracleT: copy+store+drop, ValueT: copy+store+drop>(sender: &signer, value: ValueT) acquires UpdateCapability, DataSource, OracleFeed

public fun update_with_cap<OracleT: copy+store+drop, ValueT: copy+store+drop>(cap: &mut UpdateCapability<OracleT>, value: ValueT) acquires DataSource,OracleFeed
  • DataRecord存储真实数据,有严格的version版本控制和updated_at链上时间戳。
  • OracleFeed只有key的ability,不能copy和drop,安全可靠。
  • OracleFeed<OracleT: copy+store+drop, ValueT: copy+store+drop>的当前账号下唯一,只保留最新的数据,避免读到过期的数据。
  • OracleFeed通过update函数和update_with_cap函数更新,不管是哪个函数,都需要UpdateCapability,避免被别人误更新,保障数据安全。

Starcoin的标准Oracle协议在结构上保持简洁高效,很好地应用了Move的优势,拥有非常好的安全性和可扩展能力。

Starcoin的Oracle场景讨论

前面我们重点介绍了标准Oracle协议的实现细节,接下来抛砖引玉,探讨一下Starcoin的Oracle可能的应用场景。

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1. 实时价格

用户可以从不同的数据源采集加密货币的时间和价格数据,通过Oracle以接近实时的方式提交到链上。其他合约可以通过筛选数据源,直接使用这些数据,或者聚合处理之后使用这些数据,非常的方便和灵活。

2. 随机数和链游

我们都知道在输入确定的情况下,智能合约必须保证所有人的执行结果是一致的,所以链上很难提供类似随机数的机制。而通过Oracle,用户可以将 VRF 随机数据提交到链上,这样既能验证随机数的正确性,又能让合约拥有随机的能力而增加更丰富的场景。

以游戏为例,不可预测性是游戏具有吸引力的重要的因素之一。游戏通过Oracle获取随机数,可以保障游戏的不可预测性。

当然,随机数还有更多的应用场景,比如红包、模拟不确定的环境等等。

3. 链下复杂计算

由于Gas、单线程等限制,智能合约中不能有复杂的计算逻辑,这会让智能合约的场景非常受限。如果通过某种类似Proof的方案,让复杂的计算在链下执行,然后把结果和Proof提交到链上的Oracle中,提供给其他合约使用,会大大降低智能合约的设计难度,同时,能够丰富智能合约的应用场景。

4. 保险理赔

保险是一个重要的金融场景,但是也一直存在各种不规范的现象,比如骗保等等。智能合约即法律,如果使用Oracle将事件上链,再通过合约来鉴定和执行,将是一个很好的结合。例如,常见的航班延误险、教育金保险等等,都能通过这种方式,规范市场,提升效率。

5. 预测市场

市场是瞬息万变的,任何链下的事件产生,都可以通过Oracle快速映射到链上。智能合约通过获取Oracle提供的数据,触发预测市场执行结算等操作。例如,体育竞技结果、黄金价格变化、电竞等等。

Starcoin的PriceOracle实现

我们深入了解了Starcoin标准Oracle协议的设计,然后探讨了其丰富的应用场景。接下来,我们以市场价格的场景为例,了解一下如何在标准的Oracle协议之上,将特定场景的业务逻辑添加进去,实现一个完整的Oracle应用。

Starcoin在标准的Oracle协议之上封装了一个PriceOracle模块,针对价格场景做了官方的实现。PriceOracle也是一个通用的合约,能够注册任意类型的数字资产。然后,Starcoin在PriceOracle之上,实现了一个STCUSDOracle合约,注册了一对货币组合STC和USDT。再通过PriceOracleScript合约,将STC对应USD的价格注册到链上的Oracle中。最后,任何人可以通过PriceOracleAggregator聚合器对价格进行筛选、过滤,将聚合得到的价格应用到自己的产品中。接下来,我们来深入的分析一下PriceOracle、STCUSDOracle以及PriceOracleAggregator的源码。

starcoin_oracle_protocol
  1. PriceOracle

PriceOracle建立在标准的Oracle协议之上,是针对价格场景实现的一个通用合约。也就是说,任何Price形态的数据,都可以通过PriceOracle上链。

struct PriceOracleInfo has copy,store,drop{
    scaling_factor: u128,
}

在标准的Oracle协议中,OracleInfo有一个泛型参数是Info: copy+store+drop。在PriceOracle中,Info对应的具体实现是PriceOracleInfo,里面只包含了计算因子scaling_factor,所以PriceOracleInfo必须有copy、store、drop这3种ability,这是Info这个泛型参数的要求。

在明确了PriceOracleInfo的数据定义之后,可以调用Oracle合约的register_oracle函数注册PriceOracleInfo,还可以调用Oracle的init_data_source和update将数据上链。

PriceOracle是标准Oracle协议上面的一个应用,所以继承了Oracle协议所有的特性,使用非常便捷。

  1. STCUSDTOracle

如果说PriceOracle是价格的通用合约,那么STCUSDTOracle合约是价格场景具体实现的一个产品。

struct STCUSD has copy,store,drop {}

我们看到,在标准的Oracle协议中,OracleInfo除了Info,还有另外一个泛型参数OracleT: copy+store+drop,OracleT表示一对货币组合,Info表示信息。PriceOracle只实现了PriceOracleInfo,OracleT在PriceOracle也是泛型参数,而STCUSDTOracle合约的最大作用就是确定OracleT的类型为STCUSD。当然,任何人可以实现属于自己的一对货币组合合约,定义自己的产品。

  1. PriceOracleScript

PriceOracleScript是为交易定义的一些脚本,这是一个重要的用户入口,主要用于更新Oracle数据,包括:

  • 注册任意一对货币组合OracleT的PriceOracleInfo
  • 更新任意一对货币组合OracleT的最新数据
  1. PriceOracleAggregator

PriceOracleAggregator合约是一个聚合器,对Oracle中的数据进行筛选、过滤,然后将聚合之后的价格返回给用户,将链上实时价格应用到任何需要的地方。

总结

Starcoin不仅仅实现了一个标准的Oracle协议,而是实现了一套非常完整的Oracle工具链。

从技术的角度分析,从最基础的标准Oracle协议,到针对价格场景设计的PriceOracle,最后到用户的交易入口,任何环节都做到了可快速扩展,并且安全可靠。

从应用场景的角度分析,Starcoin的Oracle拥有广阔的应用场景,例如实时价格、比赛结果、游戏、保险理赔、复杂链下计算结果等等,包括任何场景的有价值的数据。

从产品落地的角度分析,协议上简洁高效,数据源和数据都完全开放。任何人都可以提交自己的数据。任何人只需要通过聚合器就能得到实时的链上数据,使用非常的方便。

我们有理由相信Starcoin的Oracle非常的想象力和竞争力。