超详细揭秘 Polymarket 背后的技术实现方式

撰文：Pavel Naydanov

编译：Golem，Odaily 星球日报

编者按：Polymarket 在本次美国大选中获得了更多的关注，不仅是因为预测主题累计交易量突破 36 亿美元，而且因其相比于民调和传统媒体提前且成功预测了特朗普将会获胜，使人们更加意识到 Polymarket 不仅仅是一个下注网站，而且将成为一个更加真实可靠的新闻网站（推荐阅读：《Vitalik 新文：从预测市场到信息金融》）。Polymarket 可能是本轮区块链创新中最靓丽的「一道风景线」。

那么，具有「区块链革命」性意义的 Polymarket 在技术上是如何实现的呢？智能合约开发员 Pavel Naydanov 对 Polymarket 采用的技术进行了细致的拆分和讲解，对开发人员来说，或许具有启示意义。Odaily 星球日报将其中涉及技术实现的部分编译如下，接下来让我们深入研究该协议各个方面的技术细节吧。

CTF：使结果代币化

Polymarket 上所有的事件结果都是代币化的：

此类代币可以称为 Share token；
Share 是用基础资产购买的，因此它们是完全抵押的；
Share 可以被卖出以获得基础资产。

Share token 是基于 Gnosis 条件代币框架（CTF）实现的 ERC-1155 ，该框架已证明其有效性并已通过多种协议测试，CTF 最多可以支持每个事件 256 个结果。

每个预测都在 CTF 中被标识，为此它们会被分配一个唯一的条件 ID，由三个参数的哈希值组成：

预言机：将确定事件结果的预言机的地址，这确保只有指定的预言机才能结算预测；
问题 ID：预测标识符，由预测题的创建者设置。这可以是一个简单的计数器，每个新预测都会之前的预测题上增加一个计数，也可以是使用文本和其他数据哈希的更复杂的方案；
outcomeSlotCount：预测的可能结果数。

下图直观地展示了 CTF（条件代币框架）的工作原理

用户在下注时提供基础资产并收到 Share token，在 CTF 中称为条件代币。在预言机确定预测后，用户可以根据预测结果从 CTF 领取奖励。

当用户收到条件代币时，他们被视为已确定特定立场。在 CTF 中，立场代表每个预测的一组可能结果组合。CTF 为每个预测生成这些立场，每个立场对应于用户可以选择的可能结果组合之一。

例如：

2024 年票房最高的电影是什么？

头脑特工队 2
疯狂的麦克斯 4
死侍 3
小丑 2
卑鄙的我 4
沙丘 2
其他

用户可以投票认为《头脑特工队 2 》将成为票房最高的电影，或者《沙丘 2 》绝对不会成为 2024 年票房最高的电影。这种预测组合将被视为他们的立场。

CTF 提供了两种有趣的处理立场的机制：拆分和合并。拆分机制允许将单个立场分成多个单独的结果，而合并将不同的结果合并为一个立场。这些机制使用户能够灵活地管理他们的立场。

CTF 为 Polymarket 提供了四个重要优势：

Share token 可用于确认用户对特定预测结果的投票；
实现了一个灵活的系统，将用户的投票组合成各种立场；
根据预言机的信号，结果计算的责任委托给 CTF；
根据获胜结果的 Share token 数量计算奖励。

另外值得一提的是，CTF 允许组织相关活动，其中用户的立场是可以合并的。但是，Polymarket 上目前还没有这样的例子。想要了解关于 CTF 的更多内容，可以在官方文档中获取。

订单机制

为了进行购买，Polymarket 界面提供三种类型的订单：

Market ——以当前市场价格立即购买；
Limit——延迟订单，允许您指定达到该价格后进行购买的价格；
AMM——以类似于去中心化交易所的价格自动确定的价格购买，基于池中的储备金额。

目前，AMM 订单功能似乎是无效的，没有找到允许通过 AMM 购买的预测。在 Polymarket 的 Discord 中一位用户的一条评论在一定程度上解释了这种情况。

AMM 已经过时了

根据 Polymarket 的文档，AMM 被作为条件令牌框架的一部分智能合约开发。因此，AMM 用于确定 Share token 的购买价格。这种基本机制需要流动性来确保稳定的定价并降低波动性。流动性提供者需要经济激励，从每次购买中获得奖励，以保持系统运行。

可能最初 Polymarket 是完全基于 CTF 的，使用 AMM 来确定价格。但随着时间的推移，该协议开发了一种带有订单簿的混合解决方案，另外两种类型的订单（限价和市价）开始在该定制的解决方案上工作。此解决方案称为 CLOB（中央限价订单簿）或 BLOB（二进制限价订单簿）。

CLOB 和 BLOB

CLOB（中央限价订单簿）或 BLOB（二进制限价订单簿）是一种代表混合分散式订单簿的系统。在这个系统中，专门的操作员负责处理订单匹配并启动智能合约的执行。

无需过多介绍，系统如下图所示：

用户创建要执行的订单，可以是限价订单或市价订单；操作员匹配用户订单并在智能合约上启动执行，创建订单意味着创建一个根据 EIP-712 标准用用户私钥签名的数据结构。由于订单在执行前存储在链下，因此可以快速且免费地调整订单条款，甚至完全取消。

不过与订单簿和订单匹配相关的所有内容只能通过 API 访问，为方便起见，Polymarket 提供了两个客户端：一个使用 JavaScript ，一个使用 Python。

然而，Exchange.sol 智能合约是公开的，负责在 CTF 中创建用户立场。它还允许管理用户立场并在他们之间转移资产，从而确保协议内的安全性和透明度。

该智能合约已通过审计，审计报告附在存储库中。

智能合约

Exchange 智能合约实际上有一个更具体的名称，即 CTFExchange.sol。它不是很大，只有大约 100 行代码，但它确实具有大量依赖项。

其中大多数是实现有限功能的小型智能合约：

BaseExchange.sol：实现接收 ERC-1155 代币能力的抽象智能合约，还负责防止重入攻击；
Auth.sol：角色管理器，定义验证函数和修饰符以设置角色，CTFExchange.sol 的 admin 和 operator；
Assets.sol：定义两种资产，基础资产（抵押品）和 CTF 地址；
Fees.sol：定义协议费用；
Pausable.sol：定义暂停智能合约操作的能力，协议同意在出现不可预见的情况时采用的一种中心化形式。仅适用于 admin 角色；
AssetOperation.sol：定义基础资产和 CTF 的操作。包括立场的转移、拆分和合并；
Signature.sol：定义用于验证订单时使用的用户签名的代码；
Hashing.sol：定义订单参数的哈希值，用于签名验证；
Registry.sol：定义在系统中注册预测并为预测注册代币的过程。

与实际执行订单相关的所有内容都在智能合约 Trading.sol 中实现。遍历代码并研究智能合约也很简单。该结构通过函数明确定义了入口点：

fillOrder() — 在创建订单的用户和用户选择的挂单（另一个订单）之间执行订单；
fillOrders() — 与 fillOrder() 相同，但用于订单列表；
matchOrders() — operator 选择两个不同的订单并执行它们。

以上所有函数只能由 operator 调用。

无论调用如何进入智能合约，结果始终相同：两个用户将根据他们的订单交换代币。

协议费用

费用是根据输出的资产收取的。对于二元预测，费用是对称的，这意味着：如果用户以 0.99 美元的价格出售代币，他们将支付与以 0.01 美元的价格购买代币的买家相同的费用。

计算公式很简单，取自官方文档：

流动性奖励计划

该计划的总体目标是激励市场流动性。

如果要使基于订单簿的交易所发挥作用，需要有人创建限价订单，限价订单提供允许立即执行市价单的流动性，创建限价订单的用户称为做市商。限价订单与市场价格的「紧密度」越高，市场订单的执行速度就越快，交易量也越大，这对最终用户来说无疑是有利的。此外，流动性越大，操纵市场就越困难。

为了确保足够的流动性，Polymarket 制定了一个特殊的奖励计划，以激励用户创建限价订单。限价订单越接近平均市场价格，奖励就越高。奖励将在每天午夜（UTC 时间）自动支付。

该系统以 dYdX 为蓝本，想要了解更多可查看原始 dYdX 的流动性激励计划和 Polymarket 详细的流动性奖励计算公式。

预言机

预言机用于提供预测结果 — 无论事件是否发生。预言机是协议的最重要组件之一，但它由第三方服务，而不是 Polymarket 团队，这个预言机被称为 UMA。

UMA 是一个去中心化的预言机，专门用于在区块链上记录任何类型的数据，但无法验证的数据除外。该预言机是乐观的，除非有争议，否则数据默认为是正确的。UMA 有自己的仲裁系统来解决争议，仲裁员是真实的人——UMA 生态系统的参与者，特别是 UMA 代币持有者。这个系统被称为 DVM（数据验证机制）。

以下过程用于确定预测结果并将其记录在区块链上：

Statement：预测与奖励一起添加到预言机中。任何成功对预测结提出异议果的人都可以领取奖励；
Challenge period：挑战期，在此期间，任何人都可以质疑预测结果。如果没有发生挑战并且时间到期，则预测结果被视为已准备好进行最终结算，这表明其准确性；
Dispute：争议，任何协议参与者都可以对结果提出异议，无论是为了索取奖励还是为了公平。实际上，这种情况很少发生，因为博弈论表明大多数参与者的行为都是诚实的。
Voting：投票，如果发起争议，UMA 代币持有者将投票解决争议。UMA 是用于投票的协议代币，参与者因参与投票而获得奖励。
结算：最后阶段是结算过程，即在区块链上实际记录数据。在此之后，预测结果可以被认为是可靠的。

整个协议都基于博弈论，任何参与者进行恶意行为在经济上考虑都是不利的。

提交预测结果进行投票的参与者向智能合约提供抵押品。如果他们的结果受到质疑，他们将失去抵押品；否则，他们将取回抵押品并获得奖励。这产生了强烈的动机，只提交准确的结果。
对预测结果提出异议的参与者也会提供抵押品。如果他们是正确的，他们就会拿回抵押品并获得奖励；否则，他们就会失去抵押品。这激励参与者只挑战那些他们确信是错误的结果。
解决争议的参与者。他们必须质押 UMA 代币，并将因解决争议而获得奖励。如果他们投票错误或根本不投票，他们将失去部分质押余额；否则，他们将获得奖励。没有办法懈怠。

特别值得注意的是，争议中的投票过程使用 commit/reveal 方案分为两个阶段：