オラクルは、Web3をより良くするのでしょうか？

著者：Sally, IOSG Ventures

オラクル（oracle）は通常、オンチェーンとオフチェーンデータの橋渡しとウィンドウと見なされます。簡単に言えば、オラクルはブロックチェーンプロジェクトに現実世界のデータサービスを提供するミドルウェアです。

出典: IOSG

もし私たちがブロックチェーンを信頼の機械と定義するなら、オラクルは本質的に信頼を維持し構築する機械と呼ぶことができます。実際、ブロックチェーン自体は信頼を生み出すことができず、信頼の入力はオラクルから来ます。ほとんどのブロックチェーンプロジェクトは、オラクルに接続しなければ、視界を失ったまま暗闇の中を歩くようなもので、生存が難しくなります。

よく知られているように、ブロックチェーンは閉じたブラックボックスであり、ネットワーク呼び出しを開始する能力を持っていません。しかし、スマートコントラクトはコンセンサス機構のために、第三者にデータを検証してもらう必要があります。理解を容易にするために、オラクルが果たす役割を二つの文明間の使者と考えることができます。これは『三体』における人類と三体文明のコミュニケーションを維持する「智子」のようなものです。 オラクルを通じてデータが送信されることで、スマートコントラクトはインターネットや現実世界からの確定的な情報を取得できます。これには株価、為替レート、大統領選挙の最終結果などが含まれます。

四大系統

形式に基づいて、オラクルは次の四種類に分けることができます：ソフトウェアオラクル、ハードウェアオラクル、中央集権型オラクル、分散型オラクル：

1. ソフトウェアオラクル

ソフトウェアオラクルはインターネットに接続されており、APIを通じてリアルタイムで任意の第三者サーバーやウェブサイトからデータや情報を取得し、商品価格、天気指数、フライト番号などをスマートコントラクトに書き込むことができます。

2. ハードウェアオラクル

ハードウェアオラクルはIoTで広く採用されており、電子センサーやデータ収集器として使用されます。物理的なイベントをデジタル値に変換し、スマートコントラクトが理解できるようにします。バーコードスキャナー、クレジットカードPOS端末、さまざまな医療データを収集する医療機器などがハードウェアオラクルと見なされます。

3. 中央集権型オラクル

中央集権型オラクルは、単一のデータソースからのオラクルであり、通常は政府や信頼できる企業などの信頼できる第三者がデータを提供します。これは、データをローカルデバイスの信頼できないオペレーティングシステムから分離することで、データの改ざんや喪失を防ぎます。しかし、単一の中央集権型データソースは、スマートコントラクトに潜在的なリスクをもたらします。

4. 分散型オラクル

分散型オラクルは、分散型コンセンサス機構を持つオラクルであり、コンセンサスオラクルとも呼ばれます。これは、単一の外部ソースではなく、複数の外部ソースからデータを取得するため、より信頼性が高く、信頼を必要としません。華為研究所の関連研究理論に基づき、データ処理方式の違いにより、分散型オラクルは4つのタイプに分けられます：

• 集約ベースの処理方式：複数のデータソースを集約して単一の悪意のあるデータの影響を排除する。例：Chainlink
• ステーキングベースの処理方式：参加者が資産を保有することで信頼性を高める。例：Band
• ゲーム理論ベースの処理方式：非敵対的な経済的インセンティブを提供する。例：NEST
• 信用ベースの処理方式：評判を低下させることで敵対的なノードを制限する。例：Witnet

中央集権型オラクルと比較して、分散型オラクルは運用効率が相対的に低いものの、単一ノードの故障問題を解決するため、安全リスクの可能性が低くなります。リスクへの懸念から、ほとんどのDeFiアプリケーションは分散型オラクルでの運用を好みます。

出典: IOSG

オラクルのWeb3：DeFiのインフラストラクチャだけではない

以上を踏まえ、ブロックチェーンがオラクルを採用する価値について一定の基礎的理解が得られました。しかし、web3.0におけるオラクルの応用価値については、現在の多くの研究があいまいな口調を用いています。

昨年、Chainlink 2.0のホワイトペーパーで初めてDON（分散型オラクルネットワーク）の概念が導入されました。DONは、一群のChainlinkノードによって維持されるネットワークであり、任意のオラクルサービスを柔軟に導くことができます。したがって、近い将来、Chainlinkは信頼を必要としないオフチェーン計算を通じてブロックチェーンに外部データを提供できるようになります。このビジョンを実現するために、ChainlinkはVRF、Keepers、CCIPなどの一連の製品とサービスを展開しました。これらのサービスの展開は、私たちのオラクルのweb3アプリケーションシナリオに対する想像力を大いに広げました。

出典: Chainlink 2.0 ホワイトペーパー

オラクルが未来のweb3世界で持つ巨大な潜在能力をより良く示すために、まずいくつかの典型的なユースケースを列挙して簡単に説明し、その後、異なるアプリケーションシナリオに基づいて議論を展開します：

出典: IOSG

1. DeFi

現在、ネイティブ暗号通貨とステーブルコインがDeFiの主流である一方で、現実資産のトークン化に基づく新興市場がますます注目を集めることが予想されます。例えば、アメリカで合法的な身分を持たない外国人は、直接米国株式市場に介入できないかもしれませんが、現実資産トークン市場で特定の米国株に連動したトークンを購入することで、類似の投資効果を達成できます。また、ユーザーはトークン化された不動産を担保にして、より大きな流動性を獲得することもできます。

DeFiにおけるオラクルのもう一つの新興ユースケースは公正な順序付け（fair sequencing）です。現在の取引制度では、取引はマイナーによって審査され、順序付けられます。これにより、彼らには大きなアービトラージや操作の余地が残されます。マイナーや検証者は、mempoolに提出されるがまだチェーン上にない取引情報を利用して、取引の順序を変更し、自らの利益を得ることができます。MEV（マイナーが抽出可能な価値）という用語は、この現象を特に説明するために使用されます。

したがって、このような公正性を損なう問題を解決するために、Chainlinkなどのオラクルは公正な順序付けサービス（FSS）の解決策を提案しています。FSSは、決定論的なアルゴリズムを設計することでDEXが公正な取引を実現し、MEV、フロントランニング、またはその他の取引の混乱を引き起こすシナリオを防ぐことを目指しています。このソリューションは、取引監視（monitoring）、取引順序付け（sequencing）、取引公開（posting）の三つのメカニズムで構成されています。 以下の図を通じて、FSSの全体像を迅速に理解できます：

出典: IOSG

2. NFT & GameFi

NFTの発行メカニズムやGameFiのユーザー体験も、オラクルを通じてオフチェーンの外部データとリンクすることで大幅に向上します。典型的なユースケースは、オラクルが提供するランダム数のオフチェーン生成です。例えば、アーティストは検証可能なランダム数に基づいて異なる希少性のNFTを生成し、エアドロップの公正性を保証できます。また、ゲーム開発者はランダム数を利用して、より多様な戦闘装備や戦闘シーンを生成することもできます。

理論的には、ランダム数（random number）は通常、統計的にランダムに生成された数字を指し、ネットワークセキュリティ、ゲーム、科学シミュレーションなどの分野で不可欠な役割を果たします。ランダムな数列を生成する装置は、Random Number Generator (RNG)と呼ばれます。生成されるランダム数列の性質に応じて、「真のランダム数生成器（True Random Number Generator, TRNG）」と「擬似ランダム数生成器（Pseudorandom Number Generator, PRNG）」に分類できます。 TRNGは通常、ノイズ、混乱現象、量子ランダムプロセスなどの不確定な物理現象を利用して真のランダム数列を生成します。一方、PRNGは決定論的なアルゴリズムであり、外部から初期値を入力してシードとして使用する必要があります。一般的なアルゴリズムには、Linear congruential、Cryptography、ANSI X9.17、Mersenne twisterなどがあります。

出典: IOSG

明らかに、ブロックチェーン上で生成されるランダム数はすべて擬似ランダム数です。また、ブロックチェーンの内容の透明性を考慮すると、チェーン上で生成されたランダム数は不誠実なノードによって攻撃されやすく、大きなセキュリティリスクに直面します。 典型的には、マイナーは「Block Withholding Attacks」を通じて自分に不利なブロックを破棄し、ギャンブルで相対的な優位性を得ることができます。この場合、マイナーの攻撃コストを引き上げるためにハッシュを繰り返すことに加え、最も便利な解決策はオラクルをTRNGとして使用し、オフチェーンデータを統合して検証可能な真のランダム数列を生成することです。 これにより、ランダム数の機密性と公正性が確保されます。現段階では、Randaoなどのオラクルが提案するCommit ExceptやBLS協約などの方法に加え、分散型オラクルが提供するVRF（Verifiable Random Function）が最も一般的なサービスです。VRFのワークフローは以下のように要約できます：

出典: IOSG

3. SocialFi & DAO

いくつかのケースでは、オラクルはSocialFiやDAOのアプリケーションシナリオにおいて分散型のアイデンティティ検証（DID）ツールとして機能することができます。DONを利用してインターネットとオフチェーンの活動データを統合することで、オラクルはユーザーがweb3で自分のアイデンティティ証明を検証し管理するのを助け、従来のDIDツールが持たない伝統的な互換性とプライバシー保護を提供します。例えば、オラクルを使用してDAOメンバーのオフチェーン活動参加情報や資格認証情報を統合することで、DAO管理者は相応のPOAP（出席証明）を発行し、メンバーの能力資格を認証することができます。

CanDIDは、DONがこのような機能を実現するための内部ツールです。オラクルを統合することで、CanDIDはユーザーが既存のシステムから安全にアイデンティティをインポートし、複数のアイデンティティが生成されるのを防ぎます。 例えば、小王は彼の社会保障個人情報ページを使用して、彼の社会保障番号を証明する協定証明書を生成できます。メカニズム的には、CanDIDは主に二つのサブシステムで構成されています：アイデンティティシステムとキーリカバリーシステム。

アイデンティティシステムでは、CanDIDはDECOやTown Crierという二つのオラクルを利用して、ソーシャルメディア、電子銀行口座などの既存のネットワークサービスで安全なアイデンティティ移行を実現し、データ供給者が明示的にDID互換の証明書を作成する必要がなく、証明書エコシステムの利便性を大いに促進します。

キーリカバリーシステムでは、CanDIDはユーザーが既存のネットワーク認証スキームを利用して、迅速かつ簡単なワークフローでキーを回復できるようにします。ユーザーは、彼らがよく使用する任意のデバイスにキーを保存し、事前に回復ポリシーを選定するか、秘密共有を通じて享受します。具体的な回復プロセスは以下の図を参照してください：

出典: CanDID: Can-Do Decentralized Identity with Legacy Compatibility, Sybil-Resistance, and Accountability

最後に

以上から、オラクルはweb3時代に新しい章を開き、過去の古い構想や機能を超える準備が整ったことがわかります。現在、web3におけるオラクルの新興アプリケーションに関する議論はまだ少ないですが、技術の進化が続き、web3がweb2を徐々に飲み込むにつれて、ますます多くの敏感な市場参加者がオラクルの潜在的な価値とweb3への重要な貢献を認識することになると信じています。

未発見のものを発見し、想像し難いものを想像する。今後の研究では、オラクルの価格フィードの革新やクロスチェーンソリューションなど、さらなる新興ユースケースやメカニズムの詳細を深く解読していく予定です。