大有IPFS研究院  大有 IPFS研究院  2023-07-16 02:30

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如果我们要为互联网的去中心化铺平道路，我们最终将集中在三个支柱上：共识、存储和计算。如果人类成功地实现了这三者的去中心化，我们将完全迈向互联网的下一个迭代：Web3。

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图 1：支持 Web 3 支柱的示例性项目片段

第二个支柱存储正在迅速成熟，各种适合特定用例的存储解决方案已经出现。在这篇文章中，我们将仔细研究去中心化存储支柱。

区块链视角

从区块链的角度来看，我们需要去中心化存储，因为区块链本身并不是为了存储大量数据而设计的。用于实现区块链共识的机制依赖于按块（交易集合）排列的少量数据（交易），并且这些数据在网络中快速共享以由节点验证。

首先，在这些块中存储数据非常昂贵。在撰写本文时，将 BAYC #3368 的整个图像数据直接存储在第 1 层网络上的成本可能超过 18,000 美元。

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其次，如果我们在这些区块中存储大量任意数据，网络拥塞将会严重增加，从而导致用户通过天然气竞价战而导致使用网络的价格上涨。这是区块隐含时间价值的结果——如果用户需要在特定时间向网络提交交易，他们将支付更多的汽油费以使交易得到优先处理。

因此，建议将 NFT 以及 dApp 前端的底层元数据和图像数据存储在链下。

集中式网络视角

如果在区块链上存储数据如此昂贵，为什么不将链下数据存储在中心化网络上呢？

中心化网络容易受到审查并且是可变的。它们要求用户相信存储提供商能够保证数据安全。无法保证中心化网络的运营商能够辜负对他们的信任：数据可能会被故意或意外删除，例如由于存储提供商的政策变化、硬件故障或受到第三方攻击派对。

NFT

由于一些 NFT 藏品的底价超过 10 万美元，有些藏品每 kb 图像数据的价值高达7 万美元，因此承诺不足以确保数据始终可用。需要更大的保证来确保底层 NFT 数据的不变性和持久性。

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图3：加密朋克

NFT 本身实际上并不包含任何图像数据，而是包含指向链外存储的元数据和图像数据的指针。需要保护的正是这些元数据和图像数据，如果它们消失了，NFT 就只是一个空容器。

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图 4：区块链、区块、NFT 和链下元数据的简化说明。

可以说，NFT 的价值主要不是由它们所引用的元数据和图像数据驱动的，而是由围绕其藏品建立运动和生态系统的社区驱动的。虽然这可能是正确的，但如果没有基础数据，NFT 就没有任何意义，没有意义社区就无法形成。

除了个人资料图片和艺术收藏品之外，NFT 还可以代表现实世界资产的所有权，例如房地产或金融工具。此类数据具有外在的现实世界价值，并且由于其所代表的含义，保存 NFT 背后的每个数据字节至少与链上 NFT 一样有价值。

dApp

如果 NFT 是存在于区块链上的商品，那么 dApp 可以被视为存在于区块链上并促进与区块链交互的服务。dApp 是链下存在的前端用户界面和网络上存在并与区块链交互的智能合约的组合。

有时，这些也有一个简单的后端，可以将某些计算移至链外，以减少所需的天然气，从而减少最终用户在某些交易中产生的成本。

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图 5：dApp 与区块链交互的简化说明。

虽然 dApp 的价值应根据 dApp 的用途（例如 DeFi、GameFi、社交、元宇宙、名称服务等）来考虑，但 dApp 所带来的价值是惊人的。

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图 6：DappRadar 报告的按美元交易量计算的最受欢迎的 dApp。

尽管 dApp 的核心机制是通过智能合约执行的，但最终用户的可访问性是通过其前端来确保的。因此，从某种意义上说，确保 dApp 前端可用性就是确保底层服务的可用性。

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图 7：Aave 创始人 Stani Kulechov 在推特上表示，Aave dApp 前端于 2022 年 1 月 20 日离线，但仍然可以通过 IPFS 托管的网站副本进行访问。

去中心化存储降低了服务器故障、DNS 黑客攻击或中心化实体删除对 dApp 前端的访问的可能性。即使 dApp 的开发停止，前端和通过该前端对智能合约的访问也可以继续存在。

比特币和以太坊等区块链的存在主要是为了促进价值转移。当谈到去中心化存储网络时，一些网络也采用这种方法：它们使用本地区块链来记录和跟踪存储订单，这代表了以存储服务换取的价值转移。然而，这只是众多潜在方法之一——存储领域广阔，多年来已经出现了具有不同权衡和用例的不同解决方案。

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图 8：一些任意选择的去中心化存储协议的概述（非详尽）

尽管存在许多差异，上述所有项目都有一个共同点：这些网络都没有像比特币和以太坊区块链那样在所有节点上复制所有数据。在去中心化存储网络中，存储数据的不变性和可用性并不是通过大多数网络存储所有数据并验证连续链接的数据来实现的，就像比特币和以太坊的情况一样。尽管如前所述，许多网络选择使用区块链来跟踪存储订单。

让去中心化存储网络上的所有节点都存储所有数据是不可持续的，因为运行网络的开销成本将迅速提高用户的存储成本，并最终推动网络更加集中于少数能够负担得起硬件的节点运营商其成本。

因此，去中心化存储网络需要克服非常不同的挑战。

回顾前面提到的有关链上数据存储的限制，很明显，去中心化存储网络必须以不影响网络价值转移机制的方式存储数据，同时确保数据保持持久性、不可变性和可访问性。

从本质上讲，去中心化存储网络必须能够存储数据、检索数据和维护数据，同时确保网络内的所有参与者都受到他们所做的存储和检索工作的激励，同时还维护去中心化系统的去信任性质。

这些挑战可以概括为以下问题：

数据存储格式：存储完整文件还是文件片段？

数据复制：跨多少个节点存储数据（完整文件或片段）？

存储跟踪：网络如何知道从哪里检索文件？

存储的数据证明：节点是否存储了要求存储的数据？

随着时间的推移数据可用性：随着时间的推移，数据是否仍然存储？

存储价格发现：存储成本是如何确定的？

持久数据冗余：如果节点离开网络，网络如何确保数据仍然可用？

数据传输：网络带宽是有代价的——如何确保节点在被请求时检索数据？

网络代币经济学：除了确保数据在网络上可用之外，网络如何确保网络长期存在？

Filecoin 的代币经济支持增加整个网络的存储空间，用于以不可变的方式存储大量数据。

图片图 15：Filecoin 的总结概况

去中心化存储是构建下一代互联网的关键支柱之一。

通过克服存储成本、可用性、数据完整性和访问性等挑战，去中心化存储网络为用户提供了更安全、可靠和透明的数据存储解决方案。

在这个发展过程中，Filecoin等代表性项目的代币经济模型发挥了重要作用，促进了存储空间的增长和网络的可持续发展。随着技术的不断进步和应用场景的拓展，我们有望见证去中心化存储在互联网的演化中发挥更大的作用，为用户提供更好的数据管理和保护。

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