Wyrocznie: Czym są i jak działają?

Blockchainowe wyrocznie (oracles) to usługi, które odbierają, weryfikują i przekazują dane uzyskane w świecie rzeczywistym i wysyłają te informacje do smart kontraktów. Czym jest w takim razie smart kontrakt?

Jest to protokół transakcji, który spełnia warunki umowy lub tzw. warunki umowne, takie jak zapłata, zobowiązanie, poufność, a nawet egzekwowanie. Smart kontrakty nie mogą otrzymywać informacji poza blockchainem. Ale czasami informacje z zewnątrz muszą być udokumentowane i przechowywane w niezmienionej formie – mogą to być wahania cen, informacje o pogodzie, itp. W tym przypadku informacja potrzebuje pomostu między zewnętrznym źródłem a blockchainem. Tym mostem jest właśnie wyrocznia.

Rodzaje wyroczni

• Wyrocznie programowe (Software oracles) współdziałają z internetem i przekazują dane w czasie rzeczywistym. Przykład: Dane takie jak temperatura powietrza, rozkłady jazdy, ceny towarów.
• Wyrocznie sprzętowe (Hardware oracles) są rozwiązaniem umożliwiającym uzyskanie informacji z rzeczywistego świata. Przykład: Czujniki takie jak skanery kodów kreskowych i urządzenia IoT (Internet przedmiotów).
• Wyrocznie przychodzące (Inbound oracles) działają w scenariuszu “jeśli – to” wraz wyroczniami programowymi i dostarczają informacji ze świata zewnętrznego. Przykład: Kupno kryptowaluty po określonej cenie.
• Wyrocznie wychodzące (Outbound oracles) wysyłają informacje ze smart kontraktów do świata zewnętrznego. Przykład: System blokujący, który zapewnia dostęp do produktu lub usługi zaraz po otrzymaniu informacji o udanej płatności od wyroczni.
• Scentralizowane wyrocznie są kontrolowane przez jedną osobę prawną lub fizyczną i są jedynym dostawcą informacji dla smart kontraktów. Przykład: Provable.
• Wyrocznie zdecentralizowane zwiększają wiarygodność informacji ponieważ informacje dostarcza więcej niż jedno źródło. Przykład: iExec.
• Ludzkie wyrocznie używają wkładu człowieka. Są cenione za niezależne spojrzenie na wynik zdarzenia. Przykład: Wyrocznia Augur
• Wyrocznie bezzałogowe (Unmanned oracles) używają zdecentralizowanego sposobu łączenia smart kontraktów z danymi dostępnymi poza własnym blockchainem. Przykład: Wyrocznia Augur’a: Witnet.
• Wyrocznia jako kod programu jest wyrocznią, która działa w formacie oprogramowania oraz wykorzystuje informacje, które są online. Przykład: Takie wyrocznie mogą dostarczyć danych o pogodzie, temperaturze, cenach usług lub towarów, rozkładach jazdy i tak dalej. Wyrocznia otrzymuje te dane ze stron internetowych firm, przetwarza je i dostarcza do smart kontraktu.
• Wyrocznia konsensusu (Oracular consensus) – rynki prognostyczne, takie jak wspomniany wyżej Augur i Gnoza, potrzebują wyroczni, aby wiarygodnie przewidywać zdarzenia i wyniki. Jednak korzystając tylko z jednego źródła informacji, nie można dokładnie określić ich wiarygodności. W tym względzie rynki prognostyczne używają nie jednej, lecz kilku wyroczni do przewidywania konsekwencji zdarzeń.

Jak można wykorzystać wyrocznie?

Nad projektami związanymi z opracowaniem i wdrożeniem blockchainowych wyroczni pracuje wiele firm w tym m.in. Oraclize, ChainLink, BNC (BraveNewCoin).

W miarę rozwoju sektora blockchaina, ekosystem wyroczni będzie szybko ewoluował jako niezawodny sposób na połączenie świata cyfrowego z rzeczywistym. To właśnie wyrocznie będą w stanie rozwiązać problemy związane z komunikacją w ramach blockchainów, jak również umożliwić szersze zastosowanie smart kontraktów w różnych branżach zainteresowanych wykorzystaniem zdecentralizowanych sieci.

Wyrocznie otwierają smart kontrakty na nowe zastosowania. Poniżej wymieniamy przykłady zastosowania wyroczni w realnym życiu:

• Pobieranie i zapisywanie wyników wyborów.
• Prognozowanie rynków – gdy spełnione są odpowiednie warunki, można dokonać wypłaty.
• Podatek węglowy – może być monitorowana emisja dwutlenku węgla i jeżeli jest zbyt wysoka, firmy automatycznie zapłacą karę.
• Łańcuch dostaw – można wykorzystać np. czujniki do informowania smart kontraktu, że produkt dotarł na miejsce.

Wyrocznie: problemy i bezpieczeństwo

Wyrocznie są dodatkiem do blokchaina. Podstawowa funkcjonalność łańcucha bloków nie obejmuje możliwości rozpoznawania dokumentów w momencie wystąpienia zdarzenia. Wymaga to osobnego programu, który przejmie tę funkcję, łącząc świat rzeczywisty i cyfrowy. Zanim zaczniemy mówić o tym, czy wyrocznia jest niezawodna, warto wyjaśnić, dlaczego jest ona tak ważna.

Patrząc na technologię blockchain, widzimy jej dwie główne zalety: bezpieczeństwo i brak mechanizmów potwierdzających zaufanie (anonimowość). Pierwsza z nich jest osiągana poprzez przechowywanie informacji w sposób niescentralizowany, co sprawia, że włamanie do sieci jest dość problematyczne. Wyrocznia ma możliwość manipulowania wynikiem konkretnego smart kontraktu, co bezpośrednio wiąże go z ryzykiem. Wprowadzone dane mogą być celowo fałszywe lub błędne, albo wyrocznia może zostać zaatakowana. Dlatego ważne jest, aby wybrać odpowiedni typ i dostawcę wyroczni.

Niezawodność wyroczni – dwa sposoby

Zacznijmy od niezawodności wyroczni. Obecnie istnieją dwa główne sposoby na osiągnięcie niezawodności wyroczni: konsensus wyroczni i dowód TLSNotary.

Sposób oparty na konsensusie wyroczni wykorzystuje konsensus wielu niezależnych walidatorów. Głównym problemem jest to, że system jest podatny na atak Sybilli. Hakowanie jednego lub więcej uczestników konsensusu jest łatwiejsze niż narażanie na szwank jednego dużego walidatora, ponieważ duży podmiot zazwyczaj posiada znacznie poważniejsze środki bezpieczeństwa.

TLSNotary jest kryptograficznym dowodem na to, że dane otrzymane z wybranego źródła są przekazywane do smart kontraktu w niezmienionej postaci. Rozwiązanie to zostało zasugerowane przez firmę The Oraclize, która oferuje swoim klientom właśnie takie podejście. Użytkownik sam wybiera źródło, a TLSNotary udowadnia, że wyrocznia działa prawidłowo.

 

W chwili obecnej można sprawdzić ten dowód w Internecie za pomocą monitora sieciowego Ethereum (w momencie pisania tego artykułu jest on niestabilny). W przyszłości planowane jest wprowadzenie możliwości weryfikacji dowodów TLSNotary bezpośrednio poprzez umowę w sieci Ethereum.

Należy zauważyć, że oba podejścia mają problem z zaufaniem do źródła/źródeł informacji: oba do pewnego stopnia gwarantują uczciwość transferu danych od źródła do umowy, ale nie gwarantują uczciwości źródła, nawet jeśli sami je wybraliśmy.

Wyrocznie i źródła informacji

Wyrocznie korzystają z różnych źródeł informacji – od zasobów meteorologicznych dostarczających dane pogodowe po informacje Bloomberga o wahaniach cen na giełdzie. Główne wymagania wobec wyroczni to dokładność i kompletność dostarczanych informacji. W tym przypadku niezawodność oznacza możliwość potwierdzenia/sprawdzenia poprawności danych, a kompletność oznacza możliwość dostarczenia danych na temat wielu zdarzeń ze świata rzeczywistego.

Osiągnięcie kompletności oznacza poszerzenie zakresu źródeł informacji, a to pociąga za sobą jeszcze większe wątpliwości co do wiarygodności tych danych. Wraz ze wzrostem kompletności informacji dostarczanych przez wyrocznię, problem znalezienia wiarygodnych źródeł staje się co raz większy.

Najbardziej naturalne źródło informacji jest scentralizowane. Przyzwyczailiśmy się do takiego podejścia w życiu codziennym: o nowościach dowiadujemy się na naszej ulubionej stronie internetowej, o kursie dolara na stronie Banku Centralnego. Większość z nas ślepo wierzy na te scentralizowane źródła. Ma to jednak swoje uzasadnienie. Jest tak ponieważ cena reputacji tak dużych firm przewyższa potencjalne korzyści płynące z dostarczenia fałszywych informacji.

Wiarygodność i kompletność

Są tu dwa “ale”. Pierwszym z nich jest wiarygodność: nawet jeśli mamy do czynienia z zaufanym, scentralizowanym źródłem, nadal działamy z zaufaniem, a nie wiedzą. Drugim, i ważniejszym, jest kompletność: korzystanie ze scentralizowanego źródła może być uważane za wiarygodne podejście tylko w przypadku wąskiego zakresu zdarzeń.

Pierwszym sposobem na obejście wad scentralizowanego źródła jest wykorzystanie konsensusu źródła. Podobne podejście omawialiśmy już powyżej, kiedy mówiliśmy o konsensusie wyroczni. Podobnie jak w przypadku wyroczni, podejście to poprawia zarówno wiarygodność, jak i kompletność dostarczanych informacji. Jego pozytywny efekt jest jednak ograniczony i ma swoje wady (patrz poprzednia sekcja).

Innym podejściem do rozwiązania problemu źródeł informacji jest metoda pośrednia. Chodzi o to, aby informacje o interesującym nas wydarzeniu wydobyć ze źródeł pośrednich.

W przypadku stosunkowo prostych zadań, jak np. określenie wyniku meczu na podstawie postów fanów, wydaje się to możliwe do rozwiązania. Zakłada się, że umowa będzie odnosić się do węzła, w którym dokonywane są obliczenia (ekstrahując prognozę ze źródeł pośrednich). Zalecane jest potwierdzenie wiarygodności obliczeń w sposób kryptograficzny, tak jak jest to realizowane np. w projekcie Golem.

Aby uzupełnić temat źródeł, poruszmy temat prognozowania rynków, czyli np. projekt taki jak Augur. Ta platforma wykorzystuje “mądrość tłumu” do przewidywania przyszłych wydarzeń. Użytkownicy przewidują ewentualny wynik tych wydarzeń, kupując udziały w nagrodzie za prawidłowe odgadnięcie wyniku (zwycięzcy dzielą pulę nagród proporcjonalnie do wielkości zakładów). Wykorzystanie rynków predykcji znacznie zwiększa kompletność dostarczanych informacji, ponieważ wszystko można przewidzieć (jeśli jest wystarczająco dużo chętnych), a wiarygodność jest zapewniona przez motywację ekonomiczną uczestników predykcji.

Jednak nie wszystko jest tak różowe, jak mogłoby się wydawać na pierwszy rzut oka. Po pierwsze, prognoza jest tylko oczekiwaniem uczestników rynku (istnieje wiele przykładów wydarzeń, których nikt się nie spodziewał). Po drugie, w takim modelu jest możliwe manipulowanie prognozą, jeśli koszt jej zmiany jest mniejszy niż zysk z niewłaściwego działania kontraktu.

Wyrocznie: plusy i minusy

Załóżmy, że jest dużo sfałszowanych danych, a działania nieuczciwych firm są ujawniane. Wówczas społeczeństwo staje przed dylematem: przeprowadzić hard fork i powrócić do momentu w blockchainie, w którym dokonano oszustwa, albo zostawić wszystko tak, jak jest. Ale w rzeczywistości, wybór nie ma znaczenia. Każdy rezultat może najprawdopodobniej “zabić” technologię. Społeczeństwo po prostu odwróci się od niej z powodu utraty zaufania.

Czy opisany scenariusz wygląda na prawdopodobny? Na pewno tak. Obecnie wyrocznie są tworzone przez cztery prywatne firmy. Ich liczba z całą pewnością w przyszłości będzie rosnąć. Skąd możemy mieć pewność, że przynajmniej jedna z nich nie ominie systemu w imię zysku? Czy istnieje duże prawdopodobieństwo takiego rozwoju wydarzeń? Nie bardzo. Aby tak się stało, musiałoby zostać spełnione sporo warunków. Ale zgodnie z prawem Murphy’ego, jeśli zdarzenie ma jakiekolwiek prawdopodobieństwo wystąpienia, to na pewno się wydarzy.

Niemniej jednak, znaczenie wyroczni w technologii smart kontraktów jest ogromne. Przyszłość i powszechne wykorzystanie zdecentralizowanych aplikacji (dApps) zależy bezpośrednio od danych zewnętrznych, które nie są związane z blockchainem. Wyrocznie służą jako pomost pomiędzy smart kontraktami, a światem zewnętrznym, wzbogacając i rozwijając tę technologię. Właśnie dlatego stanowią ważną i integralną część branży blockchain.