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深度解析:Arweave 是长期区块链存储的关键参与者

原文标题:《Arweave——Web3.0 存储破局者》

新年伊始,Ryan Selkis 在Messari 2022 论文中写道:「在 Web3 硬件堆栈的各种组件中,去中心化存储可以说是最强大的。」与 IPFS 和 Sia 提供的短期服务相比,该报告承认 Arweave 是长期区块链存储的关键参与者。

永久存储

Arweave 是一个区块网络,其目标是为数据实现去中心化的永久存储。一次付费,终生使用也解决了用户需要不断订阅的繁琐过程。Arweave 承诺可以为用户提供至少 200 年的存储服务,并且伴随着每年存储成本的下降,这一目标变得更越来越清晰。

1)为什么需要永久储存?

早在 Web3.0 之前,人们就已经探索到数据的永久存储是一件很重要的事情。现如今,用户是否还能访问 10 年前的某个 URL 地址或是浏览和下载存储在中心化服务器上的数据呢?在加密世界中,动辄数千万美金的 NFT 作品,存储在传统的中心化服务器中,都不可避免地产生极大的隐患。

依靠中心化存储的互联网是脆弱且割裂的,一边是数据呈指数级增长,另一边则是旧数据丢失或被盗事件频发。过去 20 年,98.4% 的网络链接遭受腐烂,造成了我们所熟悉的「404 Not Found」。拉长时间线看,区块链上的数据永久性将是一种全新的价值主张,而实现数据的永久存储将是未来互联网发展和 Web3.0 时代令人兴奋的一场革新。

2)为什么 Arweave 可以永久储存?

Arweave 利用BlockWeave的数据结构以及 SPoRA 的共识机制,为永久存储的问题提供了新的解决方案。Blockweave 的纺状架构自带分片属性和高可扩展性,而SPoRA的共识机制确保了矿工接受足够的激励去存储稀有的数据,实现数据的永久存储。

那么矿工是如何实现永久存储的呢?共识层面的 SPoRA 机制可以理解为三个概念的集合:

1.PoW

2.PoA

3. 数据访问速度。

Arweave 的出块需要先前的一个随机区块(recall block)的参与,这个共识机制便是 Proof of Access (PoA)。另外,在 PoA 的基础上,为了防止所有矿工存储全部数据而无法决定记账权的情况下,又引入了 PoW 机制来保证最快计算出随机数的矿工拥有记账权。但如果大量的矿工为了降低成本,会不约而同地选择成本低廉的地区运行节点,这种地域中心化的存储格局会增大某些用户的数据访问速度。因此,数据访问速度也是决定矿工奖励的一个因素。

在 PoA 的机制下,也隐藏了另外一个激励矿工存储意愿的特点-recall block 的概率是一致的。所以对于存储稀有区块的矿工来说有更大的概率去竞争奖励。这样会使全部数据被均匀地存储在 Arweave 上。

虽然矿工主观上的存储意愿可以满足永久储存,但是客观的数据丢失会不会影响永久存储的可实施性?即某个区块恰巧没有被矿工存储导致永久丢失。

以上面的复制率 50%,节点数量 100 为例,我们可以看到在矿工只存储全部数据的一半时,丢失区块的概率已经十分小了。但实际的情况是,Arweave 网络中的节点数量在 1000 个以上,而复制率可以达到 90%。可以说,永久丢失的概率微乎其微。

除此以外,存储成本也是维持 Arweave 永久存储的重要因素。大家已经习惯了生活中几乎所有领域的价格上涨,但数据存储是少数几个与这一趋势背道而驰的领域之一。在过去的 50 年里。数据存储的成本平均每年下降 30.5% 以上。而 Arweave 永久存储经济可行的工作假设非常保守:Arweave 假设数据存储成本每年仅下降 0.5%。用户将数据上传到 Arweave 网络的初始成本涵盖了前 200 年的存储。如果数据存储量每年下降超过 0.5%,将会增加数据的存储年限。

同时,Arweave 也设立了自己的捐赠基金会——每当用户支付存储费用,费用中的 86% 会进入捐赠基金会。随着时间的推移,这笔捐赠中的费用将获得价值收益,就像银行账户中的现金积累利息一样。旨在根据需要提供支出,以保持存储数据的奖励高于存储成本。

在最近更新的硬分叉中,v2.5 硬分叉对 Arweave 网络的用户产生了直接的积极影响,在永存网络上存储数据的 AR 成本已经减少了接近一半。本次分叉将逐步实现 HDD 存储来替代 SSD 存储,从而降低初始存储费用。

图源: Ardrive

图源:Wikibon, 2021

Arweave 生态

单从数据上看,Arweave 上线后三年后才拥有最高 600M 的交易量,反观 Solana 和 Avalanche 上线仅一年就拥有了等量的交易。

图源: CoinMarketCap

纵观公链发展史,我们不难发现:公链的发展往往是自上而下的。应用层的繁荣会带动底层基础设施的建设,进而推进公链生态发展的良性循环。Uniswap 和 Opensea 作为燃烧以太最多的两个重量型应用,为以太坊增加了大量的交易和活跃地址数,一前一后支撑起了以太坊的这一轮牛市;以 Serum 和 Raydium 为首的 DEX 推动了 Solana 的早期发展,GameFi 的崛起带动了 BSC 的活跃,而 Anchor, Mirror 等极具特色的 Defi 资产协议则为 Terra 带来了资金与增长动能。

反观 Arweave,尽管目前已经萌生了不少优秀的应用,但还未爆发出类似上述护城河级别的存在。以下按照基础设施和应用罗列了 Arweave 上目前的部分生态项目:

Bundlr:提到 Bundlr,不得不讲到 Arweave 的一项新技术-Bundles。Bundles 将 Arweave 的可扩展性又上升了一个维度可以将任意数量的数据通过 L2 压缩成单个可被 L1 处理的区块技术。它的出现,使得 Arweave 的交易容量可以线性增加。用户因此可以上传大量的单一数据而不用担心数据无法有效上传的问题——它解决了每个区块链都有的一个问题,即在其他人提交的交易对矿工奖励更多的情况下,交易可能会被拒绝的情况。

Bundlr 在第一个月就处理了超过 10,000,000 笔交易,而 Arweave 仅处理了 1,000,000 笔。随着 Bundlr 的扩展,网络将能够处理多个数量级的数据。据统计,现在 70% 的交易均属于捆绑数据。

RedStone(中间层):Arweave 上的预言机解决方案。同时,RedStone 旨在成为 Web3 领域的 Chainlink:将验证后的数据上传至 Arweave(staking token),任何人都能在上面取得正确的数据。同时,所有通过 SCP 构建的应用,都是链下计算。用户在使用预言机时,可以直接去读存储器区块链上的数据。而这些数据会被 RedStone 的经济机制来保证正确性。

Kyve Network(应用层/中间层)利用 Arweave 的存储功能,KYVE 为不同的区块链提供结构化的数据存储、验证与访问服务,帮助不同链完成数据跨链存储。数据上传者负责从源头获取数据,并在将其存储在 Arweave 内,而验证者通过一系列的激励和惩罚机制确保 Arweave 上的数据有效性和可靠性,从而保障应用层的可用性。数据存储后,用户可以使用 KYVE 的查询界面检索数据,或直接在 Arweave 中访问。经过 KYVE 的验证和 Arweave 的永久存储,确保了对下流用户供给数据的完好性。

ArDrive:作为 Arweave 网络优秀的前端应用程序,ArDrive 极大地简化了用户使用 Arweave 网络的难度。在 ArDrive 出现以前,用户需要用 CLI(命令行界面)来与 Arweave 网络进行交互,从而实现上传内容的存储。但是,ArDrive 的出现使用户只需点击鼠标就能上传自己的内容。

AR I/O:AR I/O 作为与 ArDrive 同团队的产品,起到了信息中枢的作用。通过 Ardrive 上传至 Arweave 的作品将首先经过 AR I/O,再传至 Arweave 网络,反之亦然。AR I/O 的存在将大大提升用户对 ArDrive 的使用效率和体验。

everPay(中间层): 基于 Arweave 开发的链上支付结算协议,用户可以通过 everPay 实现以太坊和 Arweave 上的实时代币转账,无需 gas 费。everPay 它的目的是为每个人提供一个可信的、去中心化的支付应用程序,以及为开发者提供一个 SDK,使其能够更加简单地建立 DEXs。

Pianity (应用层)作为 NFT 铸造和交易平台,Pianity 中使用的是基于 Arweave 构建的全新的 NFT 标准,从根本上解决了 NFT 元数据链外存储的问题。铸造 NFT 的过程是在 Arweave 上向 NFT 合约发送一笔交易,在铸造新的 NFT 的同时将歌曲的音频文件保存到了链上。享受低成本链上存储的同时,也进一步降低了用户在交易 NFT 过程中的信任成本。用户不再需要了解元数据以及各类存储方式等复杂概念,使得交易过程实现了所见即所得,真正达到了交易的去信任化。

总结

不难看出,Arweave 作为基础设施级别的协议,其叙事、逻辑和价值支撑皆与其他公链有着极大的差异。也正因此,不同于多数公链自上而下的发展历程,Arweave 生态在过去的三年多里似乎将绝大多数力气花在了底层设施上,试图另辟蹊径走出自己独特的、自下而上的发展路线。迄今生态已有超过 400 个项目,比去年同期翻了将近一倍。Web3.0 的叙事下,会有大量的原生的区块链 dApp 倾向于使用链上存储。底层设施逐渐成熟后,也一定会有更多的应用层项目涌现,带来增量用户与资金进入 Arweave 生态。

Arweave 通过在存储板块所独有的永久存储一举成为该领域的佼佼者。用户实现数据永久存储,一次付费,永久使用;同时,基于自己的存储服务,逐步实现 SmartWeave 合约和 PermaWeb 相互协同的生态环境。但在未来 Web3 的探索中,数据的所有权这一重要特点不仅仅是通过永存来体现,还需要更多的赋能来帮助 Arweave 把故事讲述下去。

最后抛砖引玉我们看好的几个应用场景供大家参考:

1. NFT 元数据存储,目前使用程度最高的用例,未来影音 NFT 崛起后也势必会持续其需求的增长。

2. 类似上文提到的 Kyve Network,将其他公链数据备份在 Arweave 上,将公链历史数据永久存储,并提供便于检索与访问的界面入口,做公链的 Layer 0。

3. Web3.0 技术栈及代码的存储,譬如 Uniswap 和 Compound 已经将其前端程序存放在了 Arweave 上。

4. 去中心化的社交平台,可以承载大量数据,而 Arweave 天然的具备高度的可扩展性。  

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