Oracles Explored: Unpacking Oracle Scalability

Coinpedia · 2024-08-07T07:03:05.000Z

The post Oracles Explored: Unpacking Oracle Scalability appeared first on Coinpedia Fintech News The ethos of web3 embodies a philosophy rooted in decentralization and transparency. So why accept anything less when it comes to blockchain infrastructure? To have blockchain applications that are truly decentralized and transparent, users need enhanced insights into the data sources that power those applications. Where is the data coming from? Why should one trust those data sources? Are there assurances regarding the sustained existence of these data sources? These pivotal inquiries pave the way for a truly robust blockchain ecosystem. Oracles, as one of blockchain’s primitive building blocks, are foundational in addressing and answering these questions. The Oracle Problem Blockchain networks operate around consensus. Blockchains comprise thousands of machines agreeing on a series of events. As such, all nodes on a blockchain must be able to reproduce all transactions. This means that transactions must be deterministic, ensuring all nodes have consistent outcomes. Nevertheless, the deterministic nature of blockchains presents a challenge when accessing offchain data. Although all communication inside a blockchain network has strong guarantees around consistency, availability, and determinism, the real world and the wider internet do not. An API or a database can be updated, hacked, or deprecated. There is no assurance that they will work tomorrow, let alone forever. Therefore, having an entire blockchain network agree on the result of an unreliable outside communication is not a viable proposition. This is the nature of the Oracle problem. How can blockchains safely interact and access the offchain world? Enter Oracles Oracles are a piece of infrastructure that connects blockchains with offchain data points. You can think of them as blockchain middleware. They bridge the gap between the world outside of a blockchain and smart contracts. Oracle networks work by having a group of validators observe real-world data and then agree on a result to record on-chain, which will be considered the ‘truth’. Although this sounds somewhat simple, it is anything but. Oracle networks must contend with Sybil attacks, malfunctioning validators, and faulty data sources, all while providing perfect availability. It is a challenging task, and billions of dollars in on-chain transactions depend on the security of Oracle networks. Risks of existing solutions To adequately secure DeFi, Oracles must overcome a significant challenge: scalability. Oracle reporting is a very gas-heavy endeavour as it requires constant updates. To put this in perspective, the gas usage of Oracle networks is similar to that of popular DEXs. Reducing this load is necessary to ensure the security and speed of these Oracle networks and their underlying blockchain ecosystems. To ensure accurate reporting, each validator must sign the data they provide so that each response can be traced back to its source. Storing all of these signatures on-chain is not gas-efficient and encourages unsafe cost-reduction practices such as reducing the size of validator sets or the frequency of responses. Tackling this challenge while ensuring the security and transparency of Oracle systems is a crucial problem to solve to keep the blockchain ecosystem moving forward. Chronicle’s Approach Chronicle Protocol’s Oracle system, called Scribe, is a first of its kind. It uses an efficient Schnorr multi-signature aggregation mechanism. The signature aggregation scheme allows data compression, enabling multiple validators to produce a single Schnorr signature. This mechanism addresses the scalability issue of Oracles and helps save on gas fees by over 60% on L1 and over 68% on L2. Chronicle Scribe oracle rewrites the rules of blockchain data verification. At its core is a first-of-its-kind application of Schnorr Signature cryptography for Oracles, which decouples the relationship between validator count and gas costs. While other oracles rely on the Elliptical Curve Digital Signature Algorithm (ECDSA), which creates a one-to-one relationship between validators and their signatures, Scribe utilizes a novel application of Schnorr signature cryptography. This allows to consolidation of signatures from a scalable set of validators into a single “super signature” that is then verified by ECDSA. The result? A near-constant gas cost for Oracle updates, regardless of how many validators are involved. This approach addresses two key infrastructural challenges that have long plagued other oracles: decentralization and cost. By eliminating the linear relationship between the number of validators and operational costs, Chronicle delivers increased security, transparency, and resilience while keeping costs in check. Chronicle also addresses the verifiability challenge. When using the Chronicle, users can see the origin of data, the reported values from each validator, and the sources the validators used to acquire the data. This feature enables end-to-end traceability and improves users’ understanding of data provenance. Additionally, Scribe enables users to verify the authenticity of each validator’s signature. This gives end-users complete confidence in the validity of the data provided. The message used to calculate the median price for the ETH/USD Oracle reported by “0x77eb6cf8d732fe4d92c427fcdd83142db3b742f7” Closing Thoughts Oracle networks are the critical infrastructure that bridges smart contracts on blockchains with the real world. They are the glue that allows DeFi to function on-chain. When developing dApps, it is crucial not only to consider the security and accuracy of Oracle networks but also how they will scale with your application and user base. Chronicle’s Scribe Oracle enables scalability without sacrificing security and transparency. To learn more about how you can integrate Scribe into your dApp, check out the documentation portal and join the community on Discord.

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El espíritu de la Web3 encarna una filosofía arraigada en la descentralización y la transparencia. Entonces, ¿por qué aceptar algo menos cuando se trata de la infraestructura de blockchain? Para tener aplicaciones de blockchain que sean verdaderamente descentralizadas y transparentes, los usuarios necesitan una mejor comprensión de las fuentes de datos que impulsan esas aplicaciones.
¿De dónde vienen los datos?
¿Por qué deberíamos confiar en esas fuentes de datos?
¿Existen garantías respecto de la existencia sostenida de estas fuentes de datos?
Estas preguntas fundamentales abren el camino a un ecosistema blockchain verdaderamente sólido. Los oráculos, como uno de los elementos básicos de la cadena de bloques, son fundamentales para abordar y responder estas preguntas.
El problema del oráculo
Las redes de cadenas de bloques funcionan en torno al consenso. Las cadenas de bloques están formadas por miles de máquinas que acuerdan una serie de eventos. Por lo tanto, todos los nodos de una cadena de bloques deben poder reproducir todas las transacciones. Esto significa que las transacciones deben ser deterministas, lo que garantiza que todos los nodos tengan resultados consistentes.
Sin embargo, la naturaleza determinista de las cadenas de bloques presenta un desafío al acceder a datos fuera de la cadena.
Aunque toda comunicación dentro de una red blockchain tiene fuertes garantías en cuanto a consistencia, disponibilidad y determinismo, el mundo real y la Internet en general no las tienen. Una API o una base de datos pueden ser actualizadas, pirateadas o descontinuadas. No hay garantía de que funcionen mañana, y mucho menos para siempre. Por lo tanto, que toda una red blockchain esté de acuerdo sobre el resultado de una comunicación externa poco confiable no es una propuesta viable.
Ésta es la naturaleza del problema de Oracle. ¿Cómo pueden las cadenas de bloques interactuar y acceder de forma segura al mundo externo?
Entra en los oráculos
Los oráculos son una pieza de infraestructura que conecta cadenas de bloques con puntos de datos fuera de la cadena. Se los puede considerar como middleware de cadena de bloques. Crean un puente entre el mundo exterior de una cadena de bloques y los contratos inteligentes.
Las redes de Oracle funcionan con un grupo de validadores que observan datos del mundo real y luego acuerdan un resultado para registrar en la cadena, que se considerará la "verdad".
Aunque esto suena algo simple, no lo es en absoluto. Las redes Oracle deben lidiar con ataques Sybil, validadores que funcionan mal y fuentes de datos defectuosas, todo ello mientras brindan una disponibilidad perfecta. Es una tarea desafiante y miles de millones de dólares en transacciones en cadena dependen de la seguridad de las redes Oracle.
Riesgos de las soluciones existentes
Para proteger adecuadamente DeFi, los oráculos deben superar un desafío importante: la escalabilidad. Los informes de Oracle son una tarea que consume mucho gas, ya que requieren actualizaciones constantes. Para poner esto en perspectiva, el uso de gas de las redes de Oracle es similar al de los DEX populares.
Reducir esta carga es necesario para garantizar la seguridad y la velocidad de estas redes Oracle y sus ecosistemas blockchain subyacentes.
Para garantizar la precisión de los informes, cada validador debe firmar los datos que proporciona para que cada respuesta pueda rastrearse hasta su origen. Almacenar todas estas firmas en cadena no es eficiente en términos de consumo de gas y fomenta prácticas de reducción de costos inseguras, como reducir el tamaño de los conjuntos de validadores o la frecuencia de las respuestas.
Abordar este desafío y al mismo tiempo garantizar la seguridad y la transparencia de los sistemas Oracle es un problema crucial que hay que resolver para que el ecosistema blockchain siga avanzando.
El enfoque de Chronicle
El sistema Oracle de Chronicle Protocol, llamado Scribe, es el primero de su tipo. Utiliza un mecanismo eficiente de agregación de múltiples firmas Schnorr. El esquema de agregación de firmas permite la compresión de datos, lo que permite que varios validadores produzcan una única firma Schnorr. Este mecanismo aborda el problema de escalabilidad de los oráculos y ayuda a ahorrar en tarifas de gas en más del 60 % en L1 y más del 68 % en L2.
El oráculo Chronicle Scribe reescribe las reglas de verificación de datos de blockchain. En su núcleo se encuentra una aplicación única de criptografía Schnorr Signature para oráculos, que desvincula la relación entre el número de validadores y los costos de gas.
Mientras que otros oráculos se basan en el algoritmo de firma digital de curva elíptica (ECDSA), que crea una relación uno a uno entre los validadores y sus firmas, Scribe utiliza una aplicación novedosa de criptografía de firma Schnorr. Esto permite la consolidación de firmas de un conjunto escalable de validadores en una única "superfirma" que luego es verificada por ECDSA. ¿El resultado? Un costo de gas casi constante para las actualizaciones de Oracle, independientemente de cuántos validadores estén involucrados.
Este enfoque aborda dos desafíos de infraestructura clave que han afectado durante mucho tiempo a otros oráculos: la descentralización y el costo. Al eliminar la relación lineal entre la cantidad de validadores y los costos operativos, Chronicle ofrece mayor seguridad, transparencia y resiliencia, al tiempo que mantiene los costos bajo control.
Chronicle también aborda el desafío de la verificabilidad. Al utilizar Chronicle, los usuarios pueden ver el origen de los datos, los valores informados por cada validador y las fuentes que utilizaron los validadores para adquirir los datos. Esta característica permite la trazabilidad de extremo a extremo y mejora la comprensión de los usuarios sobre la procedencia de los datos.
Además, Scribe permite a los usuarios verificar la autenticidad de la firma de cada validador, lo que les brinda a los usuarios finales plena confianza en la validez de los datos proporcionados.
El mensaje utilizado para calcular el precio medio del oráculo ETH/USD informado por “0x77eb6cf8d732fe4d92c427fcdd83142db3b742f7” Reflexiones finales
Las redes Oracle son la infraestructura fundamental que une los contratos inteligentes en las cadenas de bloques con el mundo real. Son el pegamento que permite que DeFi funcione en la cadena. Al desarrollar aplicaciones descentralizadas, es fundamental no solo tener en cuenta la seguridad y la precisión de las redes Oracle, sino también cómo se escalarán con su aplicación y su base de usuarios. Scribe Oracle de Chronicle permite la escalabilidad sin sacrificar la seguridad y la transparencia. Para obtener más información sobre cómo puede integrar Scribe en su aplicación descentralizada, consulte el portal de documentación y únase a la comunidad en Discord.

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