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去中心化存储:未来元宇宙与 Web 3.0 的重要基石

发表时间:2021-10-21 浏览次数:133

去中心化存储:未来元宇宙与 Web 3.0 的重要基石

2021年的夏天,一组由一万个不规则像素组成但看起来很奇怪的小人忽然兴起,让人惊讶的是其单个头像却能以等价于几千万美金的以太坊成交;从加密艺术、游戏到头像、文字,NFT的兴起引燃了人们对元宇宙、对Web 3.0的无尽想象。


然而当我们在谈论作为身份象征的CryptoPunk、兴致勃勃地边玩边赚游戏Axie Infinity、畅想在元宇宙星辰大海的征途时,我们是否想过这些数据会被存储在哪?是否担心这些数据可能会被篡改?个人隐私是否被泄露?没有人会希望花了几千万美金的头像因为底层数据的篡改而一文不值,没有人会希望在元宇宙里与朋友对话的珍贵回忆因为系统宕机而永远消失。站在元宇宙和Web 3.0纪元的起点,在数据爆发式增长的今天,我们需要一个安全、开放、自由、可靠的网络世界。

去中心化存储:未来元宇宙与 Web 3.0 的重要基石

存储的产业生态


新冠疫情的肆虐加速了真实世界与虚拟世界边界的模糊,人们在真实世界中的工作、社交、餐饮、购物等活动几乎都可以在互联网世界中来执行;同时,从Web 1.0到Web 3.0,从被动的数据读取到热火朝天的内容创作,数据生产量发生了爆炸式的增长,并且还将以指数形式继续增长。据360研究报告,全球数字内容创作市场预计将在2025年达到169亿美金市值。


存储的商业模式分为中心化和去中心化存储,中心化存储是将数据完整地存储在中心化的服务器上,去中心化存储则是采用分布式存储技术将数据切片分散存储在多个独立的存储供应商上。中心化存储方案以高稳定性的性能、高昂的费用,满足了企业级存储的需求;去中心化存储以其定制化存储方案、经济激励模型、隐私性强等特点满足了企业市场的特殊场景要求。


 中心化存储


中心化存储,即将整个存储集中在一个系统中的多套设备上,是过去大型主机时代的产物,采用有限的固定的节点数,数据访问仅需经过一个控制器,因而具有低延迟的优点但相对费用较高、数据安全性、服务提供商的运营可扩展性低等问题。


中心化存储系统顺利运行的关键之一是存储服务器稳定运转,存储服务器成为系统性能的瓶颈以及可靠性的焦点,对于存储环境、硬件设备等提出了极高的要求,因而巨大的中心化存储市场却是巨人的蛋糕,亚马逊、微软、谷歌、阿里云四大巨头合计占据了云存储市场份额的67%。


随着微博、Facebook等的传播以及自媒体的流行,我们进入了数据以指数倍增长的时代,爆炸式的数据增长对存储容量大小、扩充速度和数据备份等方面提出了更高的要求;用户间实时的信息互动需要更快的数据读写速度和更高的安全性;同时,由于用户自我创作产生的数据种类、数据间的关系变得更加复杂多样化,存储系统需要从过去单一的文件类型扩展至各种半结构化、非结构化的数据关系。而中心化存储由于其高昂的建设成本以及行业进入壁垒,数据存储容量、数据类型等的扩张都难以跟上数据生产的脚步,去中心化存储由此应运而生。


去中心化存储


去中心化存储基于区块链技术,采用开源的应用程序和算法,把数据切片分散存储在多个独立的网络节点上,主张隐私保护、数据冗余备份等,并且通过对种子节点或文件上传方提供经济激励使数据价值化。其中,经济激励模式使得用户数据得以安全长久地保存正是去中心化存储的点睛之笔。


当去中心化存储遇上区块链技术,便具有了可扩展性强、安全、效率高、自动容错、可靠性高、成本更低的特性:


可扩展性:存储节点的数量可无限扩展,每个节点的存储容量亦可灵活调整;


安全性:无需了解合作对方或寻求第三方的信任,存储信息拆分成碎片分散存储在多个节点,存储数据的加密不仅局限于用户和软件终端,而且在存储网络的所有环节中、在信息传输过程中通过私有网络访问密钥、零知识证明等方法进行加密处理;


高效率:同一网络上的节点可直接共享文件;


自动容错:由于存储内容已分散到网络中的许多节点上,可在数据传输或存储出错时存储额外的副本;


高可靠性:存储系统内含的验证机制能确保文件被完整真实地存储,且能7*24小时供用户随时取用;


低成本:据悉,存储一期《中国有嘻哈》视频文件,按0.001美元/GB带宽成本计算,则爱奇艺需支付给传统存储商一百万美元,若采用IPFS分布式传输则可节省60%的带宽成本。

去中心化存储:未来元宇宙与 Web 3.0 的重要基石

 去中心化存储与Web 3.0


去信任化(Trustless):网络本身允许参与者在没有可信第三方的情况下公开或私下互动。Web 3.0通过去中心化的激励机制保证参与者遵守规则,在交易中利用区块链协议的共识机制验证账户的真实性和转账的有效性,达成去中介化的价值转移。


去许可化(Permissionless):任何人,包括用户和供应商,都可以在没有管理机构授权的情况下参与。




用户海量的线上足迹和创作的线上作品,如果没有一个稳定可靠的数据存储网络在背后默默地记录下,当我们兴致勃勃地回望Web 3.0世界里所发生的一切,那时可能只剩下一片模糊的碎片。


去中心化存储与元宇宙


2021年随着Roblox上市“元宇宙/Metaverse”概念忽然席卷了互联网、VR/AR和金融投资界等各大行业,借着微型计算机、VR设备和以5G为代表的高速网络技术的兴起,人们来到了元宇宙纪元的门口。正如我们上一篇爆款研究报告《Metaverse全景透视:从过去看向未来》所说:元宇宙世界的点睛之笔正是其经济系统。


其一,基于区块链的开放式支付和清算系统,可以满足用户在元宇宙世界的实时、公平、透明、快速的P2P支付需求;将元宇宙中用户的虚拟物品或创新成果货币化,不仅赋予了用户与真实物理世界近似的权益保障,更能极大地促进元宇宙资产的流通、交易并鼓励用户通过持续创新来获得财富积累。


去中心化存储:未来元宇宙与 Web 3.0 的重要基石

 IPFS/ Filecoin


IPFS(InterPlanetary File System)是2015年提出的另一去中心化存储方案,克服了bittorrent的不足——可存储内容的多个版本、可预下载内容,进而实现去中心化、快速、高效率、可靠性、安全的内容存储。值得注意的是,IPFS又开创性地引入了激励层Filecoin,通过通证激励机制以确保文件在约定期限内的可靠存储。


Filecoin允许任何个体利用空闲的硬盘空间和带宽在公开市场上提供数据存储和检索服务,将未用硬盘容量货币化,并通过PoRep(复制证明)和 Post(时空证明)来保证矿工真实存储文件的情况,防止女巫、生成、外包等虚假存储数据的攻击。简单来说RoRep是证明矿工真实存储了数据,而Post则是证明矿工一直将该数据存储在自己的硬盘中。运作原理如下图:用户通过发布订单寻找合适的存储矿工,数据加密并分割后发送至矿工,矿工将该信息添加至存储区块进行存储并持续证明其工作以获得奖励。



Filecoin主网于2020年10月上线,目前已有3,175个活跃节点,主要遍布于北美、欧洲、中国、韩国等。截止21年10月14日,Filecoin全网提供了12.393 EiB 有效算力,当前基础费率为0.1052 nanoFIL,封装32G存储花费4.958 Fil/TiB。


伴随着filecoin底层网络和基础设施的完善,其网络效应发展的前期红利吸引了更多的应用来布局。截至目前,filecoin已建立起一个涵盖“消费者存储应用、数据市场、数检索、NFT、Defi、可验证存储和隐私”等领域的生态环境。


展望


站在Web 3.0与元宇宙的交汇处,对数据安全性和用户数据所有权的重视,去中心化存储的重要性将愈发凸显。去中心化存储与中心化存储在存储空间来源、带宽来源、安全性、使用方式等多个维度的差异,导致现时去中心化存储的规模和性能远远不如中心化存储系统。虽然IPFS项目通过不同的“非中心化”设计方式弥补了其不同的缺陷,并引入通证激励使全网存储总规模扩大,但是项目方与用户的利益不一致、费用结构的等因素阻碍了项目的快速拓展,其生态构建尚处于早期阶段,未来需要在费用、节点量、用户量之间找到平衡,实现规模与性能的兼顾。


我们期待随着元宇宙和Web 3.0纪元的开启,网络的“飞轮效应”使去中心化存储能迎来应用爆发的浪潮,期待存储技术的改进和经济激励模式的优化,去中心化存储这一赛道能有长足稳定的发展。