读懂Chainlink DECO：隐私保护的预言机

作者：kokii.eth

Intro

Web3重塑了数据价值，但分布式结构的区块链是一个封闭的确定性系统，智能合约没有实现外部API调用的功能，从而诞生了预言机这个机制用来帮助智能合约获取外部数据。

链下数据上链本身并不困难，难的是通过技术和机制设计生产信任，预言机问题就是需要解决从数据源到处理到喂价的信任问题。

成为公众认可的预言机的一个基本条件是去中心化，即是否允许单点故障和数据验证。链下去中心化的常用解决方案是使用多个数据节点形成去中心预言机网络，每个节点都会收集数据，达成共识后输入到区块链上的智能合约。

当前预言机的主要用法是为DeFi提供PriceFeed，安全及时准确地更新基础资产的价格。根据DefiLlama数据，Chainlink是市场上最大的预言机解决方案之一，在撰写本文时担保的总价值约为$11B，占整个市场的46%。

随着区块链的发展，对链下数据的需求越来越强烈，单纯为DeFi喂价已经无法满足开发者的需求。现实世界和Web2中的绝大多数数据都无法公开访问，但却是构建Web3创新应用场景所必须的。因此新一代预言机需要使智能合约能够以隐私保护的方式支持涉及敏感数据的复杂用例。

北京将推动数字人民币在更多场景试点应用:金色财经报道，2023全球数字经济大会数字金融论坛召开。北京市地方金融监督管理局副局长赵维久表示，下一步，本市将全面服务金融业数字化转型，推动数字人民币在更多场景试点应用，持续推动移动支付产品协同发展，探索数字技术在普惠金融、跨境金融服务方面更多应用。支持金融机构加大科技投入，进一步提升金融服务便利性和安全性。培育金融科技领军企业。重视数字金融相关的基础设施建设，在数据资产的价值发现、确权、定价等方面积极探索。（北京日报）[2023/7/6 22:21:14]

DECO是Chainlink在这个方向的解决方案，利用零知识证明技术，让用户可以向智能合约生成链下隐私数据证明，而不向公众或预言机节点本身透露数据。DECO可以接入现有API，即使需要终端用户验证，也无需API数据提供商做任何修改。目前已进行到alpha阶段，正与多个合作伙伴一起测试概念验证。

1.Background

这里提供关于TLS和ZKP的必要背景，DECO建立在这些协议之上。

1.1TLS

TLS是一个强大的、广泛部署的安全性协议，前身是SSL，旨在促进互联网通信的私密性和数据安全性，位于应用程序协议层和TCP/IP层之间，主要用例是对web应用程序和服务器之间的通信进行加密。

通过HTTP进行的通信都是以纯文本形式进行的，容易被窃听，篡改和冒充。使用TLS后，用户发送到网站的HTTP数据和网站发送给用户的HTTP数据都被加密，接收者必须使用密钥来解密加密的数据。HTTPS?是在HTTP协议基础上实施TLS加密，是网站的标准做法，网站需要在其源服务器上安装TLS证书，浏览器会将所有非HTTPS网站标记为不安全。

数据：本周有6种代币将迎来解锁，总计释放价值超3000万美元:5月1日消息，Token Unlocks数据显示，本周有6个加密项目将进行代币解锁，总计释放价值超3000万美元。

Acala(ACA)将于5月1日15时解锁27,433,333枚代币，价值约230余万美元，占总供应量的2.743%；

1inch(1INCH)将于5月1日20时解锁21,429枚代币，价值约1万美元，占总供应量的0.001%；

Nym(NYM)将于5月3日8时解锁73,750,000枚代币，价值约1650万美元，占总供应量的7.375%；

Liquity(LQTY)将于5月5日8时解锁657,350.92枚代币，价值约119万美元，占总供应量的0.657%；

Galxe(GAL)将于5月5日20时解锁7,614,266.67枚代币，价值约1370万美元，占总供应量的3.807%；

Tornado Cash(TORN)将于5月7日11:29:50解锁175,000枚代币，价值约140万美元，占总供应量的1.75%。[2023/5/1 14:36:28]

TLS的基本思路是采用公钥加密法，网站公开共享的?TLS/SSL证书包含公钥，而私钥安装在源服务器上，并由网站所有。客户端先向服务器端索要数字证书公钥，然后用公钥加密信息，服务器收到密文后，用自己的私钥解密。

这里有一个问题，公钥加密计算量太大，为了减少会话耗用的时间，每一次会话客户端和服务器端都生成一个"会话密钥"，用它来加密信息。由于"会话密钥"是对称加密，所以运算速度非常快，而服务器公钥只用于加密"会话密钥"本身，这样就减少了加密运算的消耗时间。

因此TLS协议主要可以分为两个层：

做认证密钥协商的握手协议(handshakeprotocol)：明文通信，通过非对称加密相互确认彼此验证，确立将使用的加密算法，并生成一致的会话密钥用于记录协议的对称加密

英国网球天才新秀Felix Mischker通过FANtium募集5万美元:金色财经报道，英国网球天才新秀Felix Mischker宣布通过体育资产代币化平台FANtium募集5万美元资金，FANtium于去年10月完成200万欧元天使轮融资，The Sandbox联创等参投，该平台使运动员能够将他们未来收入的一部分代币化，并将其提供给球迷，如果运动员成功登顶并成为职业选手，球迷们将获得他们在锦标赛奖金中的所有权份额。(wfmz)[2023/3/1 12:36:52]

做对称加密传输的记录协议(recordprotocol)：协议主体，对数据传输进行保密性和完整性保护

TLS的加密套件是4个算法的组合：

认证(Authentication)：判断身份的真实性，主流的有RSA/DSA/ECDSA

密钥交换(Keyexchange)：通信双方协商用于加密的密钥，主流的有ECDHE

加密(Encryption)：用于通信的对称加密，趋势是使用GCM

MAC(MessageAuthenticationCode，消息认证码)：用于验证数据完整性以及数据是否被篡改，主流有SHA256/SHA384/SHA1等

TLS非常强大，但有一个限制：不允许用户向第三方证明他所访问的数据确实是来自某个特定的网站，因为数据传输使用的是对称加密，用户和服务器一样有能力对数据进行签名。直观的例子是，有很多网站的服务器内都存有Alice的身份信息，可以轻松验证Alice已经超过18岁，但Alice很难向Bob证明这点。Alice可以从网站上截图，但截图很容易伪造，即使截图能被证明是真实的，也会泄露信息——Alice的确切出生日期，而不仅仅是她已超过18岁这个事实。

比特大陆推出蚂蚁矿机KA3，以支持KADENA生态系统:9月16日消息，近日，在加密货币挖矿平台ANT POOL和比特币算力标准化云挖矿平台HASHFROG共同举办的发布会上，区块链服务器厂商比特大陆发布蚂蚁矿机KA3。其算力高达166T，相比当前市场平均水平有大幅提升。这款新矿机能效比达19J/T，融合了比特大陆旗舰产品19系列的最新设计，搭载风冷散热技术，让矿机在Blake2S算法下的操作能得到有效保护。KA3采用了标准机箱尺寸设计，便于矿场布置。目前，该矿机在首发阶段将以云算力的形式在HASHFROG平台发售。

比特大陆市场总监林晗在发布会上宣布，作为PoW长久以来的支持者与布道者，比特大陆致力于服务KADENA生态，将向KADENA团队捐赠3台KA3矿机用于技术研发，并向KADENA MINING CLUB所有社区成员捐赠1台KA3，以支持KADENA生态发展。林晗还表示，比特大陆将继续支持PoW项目和PoW生态系统的长期发展。[2022/9/16 7:00:32]

预言机需要去中心化证明链下隐私数据的出处，并在不泄露隐私的前提下供智能合约使用。零知识证明可以帮助实现这些功能。

1.2ZKP

零知识证明在区块链受到广泛关注，主要应用为ZK-Rollup与隐私技术(真正的zk)。零知识证明允许Prover向Verifier证明其拥有一个解能够解决某个计算问题，而无需透露任何关于该解的额外信息。

一个典型的ZK系统可以分为前端和后端。

前端：编译器，将需要验证的Statement写成领域特定语言，再编译为ZK友好的格式，例如算数电路；

后端：证明系统，检查电路正确性的交互式论证系统，例如Marlin,Plonky2,Halo2；

V神：ZK Rollup可能是以太坊顶级Layer2扩展武器:8月8日消息，以太坊创始人Vitalik Buterin在2022韩国区块链周KBW 2022峰会中就以太坊的各类问题进行发言，他表示，由于Layer2 Rollup，以太坊网络的交易成本将很快降至1美分，在将来所有效率改进后交易成本可能降至0.05美元，甚至可能低至0.02美元，随着成本的下降，区块链实际上可以启用和解锁全新的场景用例，这将完全改变游戏规则。另外，下一个十年对区块链技术至关重要，区块链应用需要证明它们的实用性， 所以ZK Rollup很可能是以太坊的顶级Layer2扩展武器。Vitalik还表示，量子计算将是未来的重要考虑因素，以太坊需要升级以保护自己免受未来的量子计算攻击，并考虑转向“新形式的密码学”，以抵抗潜在的攻击，但可能需要几十年的时间。[2022/8/8 12:10:08]

在区块链这样的开放系统上构造交互提问的流程很复杂，证明需要任何人都能随时进行验证，因此区块链应用上的ZK系统通常是非交互式的，交互式可以使用Fiat–Shamir-heuristic转换为非交互式。

2.HowDECOworks

DECO在HTTPS/TLS协议基础上进行了扩展，使得服务器端无需修改就能使用。

DECO的核心思想是在Prover(用户或运行DECOProver的Dapp)，Verifier(运行DECOVerifier的Chainlink预言机)，Server(数据提供商)之间构建一个新颖的三方握手协议。

Provenance：当Prover从WebServer查询信息时，Verifier见证交互过程，并收到由Prover就TLS会话数据创建的一个承诺，由此Verifier就能验证信息的真实来源；

Privacy：如果数据无需隐私，Prover可以直接向Verifier提供可以解密数据的密钥，供开发者在Dapp中加入数据；如果需要隐私，Prover利用ZKP生成不泄露数据的证明，供开发者在Dapp中加入。

具体来说，DECO协议由三个阶段组成：

三方握手，Prover，Veri?er和Server建立特殊格式的会话密钥，保证数据不可伪造；

查询执行，Prover使用带有她的私有参数θs的Query，向Server查询数据；

证明生成，Prover证明响应满足所需条件。

2.1Three-partyhandshake

注：以下说明基于AES-CBC-HMAC加密算法，TLS1.3只保留了更安全的AEAD作为加密算法，使用一个密钥用作加密和MAC，不需要MAC密钥。但由于TLS1.3的密钥独立性，同样也可以构建一个复杂度类似的三方握手协议。

ProverP不能在获取MAC密钥后再作出承诺，否则他就可以伪造或篡改数据，因此三方握手的思想是将ProverP和Veri?erV共同作为TLS客户端，与TLSserverS建立一个共享MAC密钥。MAC密钥k在客户端侧被切分，Prover持有kp，Veri?er持有kv，k=kp+kv。同时，P还持有用于对称加密算法的加密密钥k^{Enc}。如果Veri?er不作恶，三方握手协议就能确保数据是不可伪造的。

2.2Queryexecution

在握手之后，由于MAC密钥是秘密共享的，P和V执行一个交互式协议，并使用私有参数θs来构建一个加密查询的TLS消息QueryQ。然后P作为一个标准的TLS客户端将Q发送给S，这个过程中只有P与S通信，其发送的任何查询都无法泄露给V。

在从S收到响应R后，P通过向V发送密文R?承诺会话，并收到V的kv，验证响应R的真实性。

2.3Proofgeneration

接下来，P需要证明密文R?对应的明文R满足某些属性，如果不需要隐私可以直接揭示加密密钥?k^{Enc}，在需要隐私的情况下需要使用零知识证明。

假如明文由几个数据块组成R=(B1,...,Bn)，DECO使用选择性公开来生成零知识证明：

只揭示特定的数据行：在不揭示其他数据块的前提下，证明R的第i个数据块是Bi

隐藏包含隐私数据的数据行：证明R_{-i}和R相等，除了Bi被删除

然而，很多时候Verifier需要验证所揭示的子字符串是否出现在正确的上下文中，上面提到方法不足以提供上下文的完整性保护。为了弥补这一点，DECO利用了一种名为零知识两阶段解析的技术：Prover在本地解析其会话数据，确定能说服Verifier的最小子字符串，再向Verifier发送数据。由此实现了隐私性。

简洁的非交互式零知识证明在计算和内存方面通常在Prover侧具有很高的开销。由于DECO进行的ZKP的Verifier是指定的，因此可以使用更高效的交互式零知识证明，例如更小的内存使用，避免可信设置，廉价的计算等。

目前的AlphaTest中DECO依旧是使用Dapp在充当Prover，在未来的迭代中，计划Prover可以由终端用户本地部署，或在可信执行环境中部署。

3.Application

DECO可以验证用户链下身份信息的有效性，同时还能保障数据隐私，从而解锁很多Web3创新应用场景，从经济到社交。

自托管社交恢复/法律身份证明：使用DECO，利用已经拥有成熟身份验证机制的机构网站充当社交恢复其中一个守护人。

信用借贷/资金证明：Teller是一个DeFi信用借贷协议，使用DECO协议证明用户在链下银行账户中的资产余额超过了贷款所要求的动态最低门槛。

粉丝证明/交互证明：Clique是一个社交预言机，正在开发一种解决方案，提供对跨各种社交媒体平台的链下用户影响力、忠诚度和贡献的深度分析。

数字身份/社交身份证明：PhotoChromic是一个数字身份解决方案，使用DECO将Web3用户与其Twitter或Discord社交账户绑定，并在过程中不暴露底层个人身份数据，使应用能够过滤出真实的用户。

DAO的抗女巫攻击，SBT，KYC/AML，etc.

4.OtherPlayers

Axiom为UniswapTWAP构建ZK预言机，采取完全来自链上的可验证数据源，更类似于Indexing；和DECO更像是互补而非竞争关系：越来越多的经济活动会发生在链上，纯链上预言机是一个方向；越来越多的链下数据需要上链，链下隐私预言机也是一个方向。

EmpiricNetwork利用zk计算将整个预言机放在链上，没有数据必须流过的链下基础设施，和DECO不是一个方向上。

5.Conclusion

Chainlink作为当前预言机的绝对龙头，通过DECO预言机，海量链下私有数据将能在隐私保护的前提下被链上智能合约调用，可以解锁从金融到身份到社交等诸多应用场景。潜在的隐患是Prover的证明生成速度，和Verifier的中心化问题。

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