Arweave — 不僅僅是存儲這麼簡單

本文轉發自 Rex | WAVEArweave—不仅仅是存储这么简单

項目簡介

Arweave 是個非典型或非主流方向的區塊鏈項目,我們之前對其一無所知,稍有了解的人,可能也就是把它看作是眾多類似 Filecoin 的去中心化存儲項目之一。所以也造成了之前我們對 Arweave 的一些忽視,今天就好好的把整個項目重新再認識一下。

Arweave 協議的願景是提供去中心化、可擴展和永久的鏈上數據存儲(永存);就像以太坊被認為是世界計算機,Arweave 可以被認為是永遠不會忘記的世界硬盤。

創始人

Arweave 創始人兼 CEO—Sam Williams 是去中心化愛好者,在分佈式系統設計和實施方面具有豐富的經驗。英國人,黑客,博士,目前推特關注者 15K。

先簡單了解 Filecoin 的方案

Filecoin 是去中心化存儲賽道最知名的項目,我們聊 Arweave 肯定免不了先來了解下 Filecoin。

首先,我們知道,Protocol Labs 開創的 IPFS 是去中心化存儲領域的開創者,從 2014 年上線開始,自由生長,已經存儲了大量的數據。但是要讓 IPFS 成為商業可用的存儲系統,而不是隨意的數據分享平台,必須提供服務質量保障,這就是 Filecoin 要解決的問題,即 IPFS 的經濟激勵層。

Filecoin 遵循 AWS 和其他雲服務供應商的做法:基於合約的存儲,即付即用模式

Filecoin 協議構建了兩個市場:數據存儲市場和數據提取市場。

整個服務的流程大致是這樣的:有存儲需求的用戶到數據存儲市場申明自己的需求:我要存多少大小的數據,要求有多少個副本,存儲多少天。市場中的存儲服務商(存儲礦工) 對這項存儲需求報價,用戶接受報價就跟礦工簽訂合同,支付費用。當用戶需要使用數據時,就到數據提取市場提出申請;再由提取礦工給出報價,滿足數據訪問需求。

為此 Filecoin 設計了 複製證明(PoRe)來解決礦工需要提供存儲了用戶數據的密碼學證明(證明是這位礦工在給這位客戶提供存儲空間存儲著客戶的數據);又設計了時空證明(PoTS)採用質押機制 解決在合同有效期內,協議要持續檢查礦工如約保存了數據這個問題(如果違約,礦工要遭受罰款),最後用經濟模型來激勵礦工存儲數據,讓已存儲數據的容量比空閒的容量賺取的更多增發獎勵(同時需要防止礦工注水垃圾數據騙取增發獎勵)。

不得不說,Filecoin 構建了一個比較複雜的技術架構加經濟博弈系統,所以不可避免的,帶來了一些不良後果。

首先是系統複雜性高,礦工除了承擔必要的採購硬件存儲成本,還要承擔高昂的證明成本(時空證明的計算服務器)和質押 Filecoin 損失的機會成本。所以看到 Filecoin 的礦工為了規模效應能賺到錢,基本都要花幾百萬搭建起一個小型數據中心,這樣就帶來挖礦成本高的劣勢,那就勢必造成了 Filecoin 系統的存儲服務價格比目前中心化的方案(AWS、阿里雲)高很多。

此外,驗證真實用戶也是個微妙的問題,驗證太嚴會影響用戶使用體驗,太寬則不能阻止礦工偽裝成用戶,驗證就失去了意義,其間的平衡很難掌握。關於這點也諮詢過黃老師,確實是目前大部分存儲空間基本都是有礦工自己在冒充用戶存進去,真實用戶還是太少。

還有最後一點,Filecoin 協議將存儲和提取分為兩個市場,因此建立了兩套激勵機制和定價機制,而且還導致用戶的數據訪問權得不到保障。比如說我通過 Filecoin 存儲了重要數據,支付了一定量的存儲費用。後續我如果要訪問該數據,還要根據提取市場的行情支付費用(這就很反人性,不是一個好的商業模式)

隨著市場規模變大,如果提取市場價格很高,相當於數據被礦工挾持,用戶面臨要麼支付高價,要么就只能遷移數據到中心化服務器的解決方案,這對企業級用戶來說是一個災難。

亞馬遜雲或阿里雲,建造數據中心的成本遠遠低於市場(憑藉巨量的採購規模降低硬件採購成本+數據中心的電費+網絡寬帶費成本),而且他們不需要在網絡中證明、驗證和抵押大量的代幣造成帶來機會成本;雲服務廠商和客戶之間簽訂的是法律合同,法律保證了客戶的訪問權和追索權。

以上的種種,導致目前 Filecoin 這套去中心化的存儲方案成本和商業模式都無法同中心化雲存儲方案競爭。

Arweave機制簡單介紹

那麼我們再來看看 Arweave 作為新協議是怎麼來破局的,只有了解了 Filecoin 的重和復雜,才能理解 Arweave 的輕和簡潔。

首先說一下,Arweave 是一套完整的去中心化存儲協議,不是基於 IPFS 的,有自己的底層架構和經濟激勵層。之前我們知道 Filecoin 設計一套複製證明(PoRe)來解決礦工證明的問題,Arweave 並沒有這樣做,那如何解決礦工證明的問題呢,Arweave 的答案是無需證明。

Arweave 協議通過機制設計鼓勵礦工盡量多存數據,而且優先存儲副本少的稀缺數據。至於每個礦工存了多少,存了哪些,那是礦工自己的事情,既不需要證明,也不需要檢查。

Arweave 不是通過在用戶和存儲提供商之間建立合同來實現的(這點與Filecoin基於合約的存儲方案不同),而是通過鼓勵礦工複製盡可能多的存儲數據的加密經濟激勵措施

具體來仔細看看 Arweave 的技術方案:

Arweave 採用一種叫訪問證明(Proof of Access)的機制來達成共識出塊,PoA 可以看成是 PoW 的簡單擴展。(PoA 的確可以確保礦工存儲了網絡數據,但礦工也可以使用遠程服務器以降低成本,而服務器都是中心化的,這不可避免地有悖於去中心化理念。團隊承認了這一點,並隨後將共識升級成了「SPoRA」(Succinct Proofs of Random Access,隨機訪問的簡潔證明)。)

每一輪 PoW 算隨機數都跟某個過去的區塊(這裡叫 Recall Block — 回憶塊) 有關,只有存儲了回憶塊的礦工才有資格參與 PoW 算隨機數。

由於回憶塊是隨機確定的,事先無法預測,因此礦工存儲的區塊越多,參與 PoW 競猜的機會越大,獲得出塊獎勵的可能性越高。如果礦工的存儲空間有限,不能保存全部區塊歷史,那為了增大出塊機率,他會優先保存在網絡中副本數量較少的區塊。因為每個塊被選為回憶塊的概率相等,當一個稀缺區塊被選為回憶塊,就只有少數礦工有資格參與 PoW 競賽,因此存儲稀缺區塊對礦工更有利(這就是 Arweave 如何鼓勵礦工盡可能多的存儲數據的方式)。

到這裡的話我們可能會有疑問,採用這種非強制性存儲所有資料的方式,那如果恰好所有節點都沒有存儲某個區塊,那這個區塊不就永久丟失了嗎?確實是這樣的,這個可能性是存在的。不過,我們如果簡單算一下就知道單一區塊永久丟失的概率是多大?

首先說一下複製率,複製率是去中心化存儲網絡中礦工平均存儲區塊數的比例。例如網絡一共出 10000 個塊,平均每個礦工存儲了 6000 個塊,那麼複製率就是 60%。複製率也是任選一個礦工,他擁有隨機挑選的某個區塊的概率。那麼,隨機挑選某個區塊和某個礦工,這個礦工沒有這個區塊的概率就是是1-複製率。當網絡中有 N 個礦工節點時,所有礦工都沒有某個區塊的概率是*(1-複製率)^N*,那存在一個丟失區塊的概率就是(1-複製率)^N * 區塊總數*。*

假設 Arweave 網絡有 200 個礦工節點,複製率為 50%,區塊總量為 200,000,那麼存在一個丟失區塊的概率是:(1-0.5)^{200}*2000000

這個數是特別小的數了,是一個可以忽略不計的極小概率事件。

當前 Arweave 網絡的礦工節點約為 1,119 個,複製率是 95%,已出區塊 81 萬多個,存在區塊丟失的概率比前面的計算結果還要低得多,在數量級上比發生私鑰碰撞的概率還要小。所以從概率上來講,整個網絡中不可能存在永久丟失區塊的事情發生,那也就不可能存在丟失客戶存儲內容的事情發生了。

Arweave 協議只有一個市場,用戶也只需要支付一次存儲費,後續訪問數據是免費的。能夠做到這一點是因為協議採用類似於 BT 的機制設計,網絡中所有節點都是平等的(不區分礦工節點和用戶節點),所有節點都盡量快速地響應其他節點的請求。跟 BT 一樣,上行貢獻越多,下行速度越快,自私節點會被其他節點降權,逐漸被網絡排斥在外。

與 Filecoin 相比,Arweave 網絡有兩大優勢。一是成本低,1MB 文件在 Arweave 網絡做幾百個副本永久存儲的價格,低於在 Filecoin 網絡上 10 個副本存儲 10 年的價格,而且 Arweave 的數據訪問是永久免費的。第二, Arweave 的激勵機制使數據存儲和訪問都更加可靠,通過簡潔巧妙地解決了去中心存儲的最大難題,不需要復雜的證明機制和礦工的前期巨額構造數據中心的成本。

可以看出 Filecoin 和 Arweave 在構建協議的思路上採用了不同的證明機制,基於合同的 Filecoin 方案類似於盯人,Arweave 協議則像考試。

Filecoin 要管理成千上萬個不同的存儲合同,檢查每個合同的執行情況,分別提供獎勵或執行懲罰;Arweave 協議只處理一個合同,而且所有數據永久保存。因此協議非常簡潔,運行成本低,服務的價格和可靠性都優於基於合同的系統。

這一輪崛起的原因

這次 NFT 的浪潮帶來了對去中心化存儲的大量需求,但是作為去中心化存儲領域老大的 Filecoin 似乎沒有享受到這個紅利,反而是此前不怎麼被人熟知的 Arweave 被大量採用,代幣價格也大幅拉升,這裡面的原因是什麼呢?

為 NFT 提供安全性

今年的 NFT Summer 帶火了加密頭像類資產,也給幣圈自身帶來了去中心化存儲的需求。

我們知道這些 JPEG 類文件是不可能直接存儲在以太坊上的(一是太貴了存不起,二是以太坊的一個區塊大小也不支持存儲此類文件),所以解決方案就是 NFT 的智能合約通常將實際內容存儲在一個簡單的通證 URI 中,該 URI 指向數字對象實際所在的互聯網地址。

這帶來了一個問題:大多數 URI 不能保證永久性或不變性。此前很多項目就是存放在中心化的亞馬遜雲上面,這讓很多買家望而卻步,就算後來移植到 IPFS 上面但也不能保證永久性存儲和訪問的問題。鑑於這些問題變得日益突出,此後的藝術家和創作者越來越多地使用 Arweave 的NFT 存儲平台,第一個吃螃蟹的名人是著名 NFT 藝術家 Beeple 和嘻哈巨星 Jay-Z。

這個 NFT 的持久性評分被列為優秀。這一 NFT 相關的元數據質量高於當前的行業標準。元數據存儲在智能合約中,並符合所有 NFT 平台所採用的以太坊改進提案(EIP) 中的所有標準,與這一 NFT 相關的媒體數據存儲在最強大的分散式文件存儲系統Arweave 上。
——蘇富比拍賣行對Jay-Z 首個NFT Heir to the Throne的鑑定報告

Solana 等公鏈將區塊數據存放在 Arweave 中

通過 Solar Bridge,Solana節點驗證器將實現永久存儲。即,一旦交易被驗證,數據將被永久存儲在Arweave上,保證這些珍貴的交易數據永不丟失。

我諮詢過技術部的海哥,現在 Solona 每天產生的區塊大小約60G,這是很誇張的,一年就是21T的區塊數據,所以Solana對去中心化的永久存儲有很大的需求,抗審查性,永久性和去中心化程度,加之 Arweave 後續免費訪問特性,所以 Solana 最後選擇了 Arweave 作為其重要的區塊數據的永久存儲之地。

Arweave 已經與 Solana、Cosmos、Polkadot、Avalanche、NEAR 、Skale和Graph合作,允許任何人更有效地訪問存檔的區塊鏈數據。

網站前端用戶介面可永久存放在 Arweave 中

DeFi 的爆炸性增長讓整個幣圈的去中心化程度上了一個台階,然而這些平台已然面臨著一個隱藏的中心化風險:前端用戶介面。政府和雲提供商仍然有能力停止和審查 Dapp。

今年 7 月,Uniswap 出於對美國監管的擔憂,從其前端移除了代幣化股票。用戶界面下的智能合約仍然存在,開發人員只是希望將其隱藏起來。作為回應,用戶在 Arweave 上上傳了 Uniswap 之前的 UI,允許用戶訪問審查之前存在的Uniswap。其他平台,如 Sushi、Compound 和 1inch 也可在永久網上(PermaWeb)使用,最大限度地減少審查的威脅。

可以看看這一年的 AR 基本面總覽:

AR、Filecoin 和 Sia 數據面對比:

投資方

有三個頂級風投機構:a16z、Multicoin 和 Coinbase

Arweave 早期投資人有 1kxTechstars

2018 年6 月,Arweave 通過 ICO 融資** 870 萬**美元。

2019 年 11 月,Arweave 完成 500 萬美元融資;此輪由 a16z 領投,聯合廣場風投(Union Square Ventures) 和Multicoin Capital參投。

2020 年 3 月,Arweave 完成新一輪 830 萬美元的融資,投資者包括領投 Arweave 上輪 500 萬美元融資的 Andreessen Horowitz (a16z) 、聯合廣場風投(Union Square Ventures) 、Coinbase Ventures。此輪融資的資金將用於擴大 Arweave 的社區生態建設。

代幣經濟模型

Arweave 的代幣是 AR,總量 6,600 萬枚,目前流通量 5,000 萬左右。

主要分為:融資 31.4%,團隊 13%,戰略合作 7.1%,顧問 2.9%,生態建設 19.1%,保留 26.5%。

其中生態建設部分主要是激勵礦工的代幣獎勵,獎勵的總量是 1,100 萬枚。規則是每年減半,第一年 AR 發行總數為 550 萬枚,第二年開始即每年進行減半,第二年增發 275 萬枚,第三年增發137.5 萬枚,以此類推,維持 6,600 萬枚總量不變。

到目前為止,已經進行了三次減半,2021 年這個減半週期裡AR計劃增發 68.75 萬枚。

那麼 AR 的通脹率可以算一下,68.75/(5000+68.75)= 1.35%,從代幣通脹率來講,已經低於這個減半週期的 BTC,且此後的通脹率還將由於繼續每年減半而降低,對整個生態都有積極的意義。

AR 目前價格 60 美元附近,流通市值 30 億美元,FDV 大概 40 億美元左右,排名 65 位。

公鏈的特性

我們習慣了 Arweave 和 Filecoin 等協議作為一個存儲工具的存在,各方面來講,把他們當作對智能合約平台公鏈的補充,畢竟在Web3.0 協議棧中,它們處在不同的層級,但是當我們再看深一點之後可以發現 Arweave 的更多可能性。

在底層的 Arweave 網絡之上,項目方還構造了一個應用層,被稱為 PermaWeb(永存網)。

第三方項目開發者可以在其上創造自己的 Dapp 讓用戶使用,從而形成一個應用平台。

其他特性和智能合約平台的運行方式類似,但是與以太坊(以及其他公鏈) 的智能合約有一點不同,Arweave 的智能合約不是由礦工節點在鏈上執行,而是下載到合約調用者的計算機裡鏈下執行

執行的過程是從合約的創世狀態開始,按確定的順序執行合約歷史上的全部交易,最後執行合約調用者的交易。完成後,合約調用者將自己交易的輸入和執行後的合約狀態提交到 Arweave 網絡,進入 PermaWeb 存儲,後續的合約調用重複以上過程。

這就與目前主流的智能合約公鏈很不一樣,現在的主流智能合約公鏈都是將數據在鏈上計算,而這就帶來了擴展性的不足和高昂的 Gas War,Arweave 這種將計算放在鏈上的架構可以將擴展性提高的同時,也大大降低手續費。

也就是說,對於一筆智能合約交易,Arweave 網路只需調用者自己的節點來執行。由於調用者節點執行(同時驗證了) 了合約歷史上的全部交易(這些都是鏈上數據),因此他無需信任或依賴任何節點,就能得到**可信的計算結果**。

這種方式其實同 Rollup 的 L2 執行計算有點相似,這一設計使得 DApp 業務邏輯層的可擴展性/ 計算成本難題迎刃而解;智能合約幾乎可以不受限制地包含任何復雜計算,只需付出很低的成本就可以完成 Web3時代所需的大量計算。

作為 Arweave 應用平台,PermaWeb 對於開發者構建頂層應用依然有區塊鏈的原生優勢,如永久數據存儲、數據可用性、數據完整性、抗審查性、可訪問性、防篡改性等。

所以基於此,Arweave也在形成自己的公鏈生態。

  • ArDrive – 永久存儲的去中心化百度雲
  • Weave Mail – 永久存儲郵箱軟件
  • Koi.rocks – 看展可以獲得獎勵的虛擬 NFT畫廊
  • Pianity – 音樂 NFT 平台

Arweave 真正的價值會在Web3.0 時代爆發

除了圖像 NFT 項目外,Mirror (將文本文章作為 NFT)媒體平台也將其文件託管在 Arweave 上。由於 Arweave 具有獨特的優勢,可以提供去中心化的永久性和不變性,預計將在下一輪 NFT 和創作者經濟爆發式成長中繼續見證 Arweave 採用率的高速增長。

再聯想到今天鏈聞(ChainNews)宣布徹底關停,令人唏噓又無奈,希望在下個週期,這類事件會因為 Crypto 世界各個領域基礎設施的完備而不再出現。

所以以上總總,我認為 Arweave 會是一個基礎設施級別的大協議,他的真正價值一定會體現出來。

下一個週期的主題中,毫無疑問 Web3 是一個會讓所有人瞳孔放大的賽道;而在這兒其中,屬於我們幣圈人自己的原生加密社交項目絕對是一個天王級的。

在 Web2 時代,我們就見識了社交網絡因其獨一無二的強大網絡效應成為互聯網行業裡的皇冠,這裡面孕育出了 Facebook 和騰訊這樣的巨無霸企業,市值都在萬億美元級別;更別說Line、Twitter、微博、電報、Discord 這類百億千億級的社交項目。

所以,當 Crypto 遇上社交會誕生出怎樣的交互方式,演化出怎樣的商業模型,一直是這個圈子裡的資本和大佬們思考和追求的。

當我最近看資料時發現一個點,去中心化的社交平台可能很難搭建在現有的智能合約平台公鏈上。

主要問題就是鏈上存儲成本,Deso 給出了一個目前在鏈上存儲 1G 空間主流公鏈的成本對比:

可以看出現在主流公鏈是絕對不可能承載社交平台每天那麼大數據量的(或者說讓這些社交數據都上鏈),因為本質上來說,目前區塊鏈的架構也不是專門為社交平台而打造的。

這裡面有一個變化,重要的變化,我們來看一下。

目前,市場上所有的公鏈架構都是為了支持我們所謂的有限狀態應用程式。在這些應用程式中,項目方必須保證每個用戶保留手頭的數據或狀態量是有限的。例如,為了構建一個金融應用程式,為了驗證交易,真正需要知道的只是每個用戶的帳戶餘額。用戶可以在彼此之間轉移數百萬次資金,但最終需要存儲的只是幾個表示每個用戶最終餘額的數字。

目前區塊鏈的大部分應用,比如 DeFi 類,都由有限狀態應用程序組成。只需存儲少量賬戶餘額,項目方就可以開始構建任意複雜的工具供用戶進行抵押、交易、借貸等操作,這意味著他們只是修改現有餘額而不是將新數據附加到狀態上。

問題來了,隨著區塊鏈世界繼續往更深的地方進發,我們希望顛覆金融領域以外的應用程序,這時候開始就要面臨處理完全不同類別的應用程序(媒體、社交、各種平台類商業),而他們是無限狀態應用程式。

例如,考慮一個典型的社交應用程序。用戶可以創建個人資料,點贊,發布文字、圖片、視頻,關注人,轉發等…… 不同之處在於社交應用程序,所有交易都是狀態膨脹的而不是像DeFi 那樣是有限狀態的。

由於以上商業形態在未來 Web3 世界中是大規模存在的,這個巨大的變化這就給了以存儲立足的公鏈一個機會,他們在打造無限狀態類應用程序方面相對與以計算立足的現有公鏈有天然的優勢。

這可能是未來 Arweave、ICP、Deso 這類新範式的公鏈們一個崛起的機會,這是值得我們持續跟踪並在下一個週期佈局的賽道。

本文不構成投資建議,虛擬貨幣波動大請謹慎小心

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