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  為什么 Web3 需要獨(dú)立的數(shù)據(jù)可用性層？

發(fā)布日期：2022/11/23 12:01:34      瀏覽量：

文章轉(zhuǎn)載自Foresight News

作者：康水躍

原文鏈接：https://foresightnews.pro/article/h5Detail/19509

當(dāng)數(shù)據(jù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展到一定程度，人們都廣泛并深度的參與其中，每個(gè)人都不可避免地參與不同數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的活動(dòng)中。除此之外，隨著 Web3 時(shí)代的到來(lái)，大部分科技領(lǐng)域都會(huì)在這幾年慢慢開始升級(jí)或轉(zhuǎn)型，而去中心化存儲(chǔ)作為 Web3 的重要基礎(chǔ)設(shè)施，未來(lái)將會(huì)落地更多的應(yīng)用場(chǎng)景。比如我們熟知社交數(shù)據(jù)、短視頻、直播、智能汽車等等他們背后的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，也將會(huì)在未來(lái)采用去中心化存儲(chǔ)的模式。

數(shù)據(jù)是 Web3 時(shí)代的核心資產(chǎn)，用戶擁有數(shù)據(jù)是 Web3 的主要特征。讓用戶安全的擁有數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)所代表的資產(chǎn)，打消普通用戶對(duì)于資產(chǎn)安全性的各種擔(dān)憂，有助于引導(dǎo)下一個(gè) 10 億用戶進(jìn)入 Web。獨(dú)立的數(shù)據(jù)可用性層將是 Web3 不可缺少的一個(gè)環(huán)節(jié)。

【從去中心化存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)可用性層】

過(guò)去數(shù)據(jù)都是通過(guò)傳統(tǒng)的中心化方式進(jìn)行云存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)通常被完整地存儲(chǔ)在中心化的服務(wù)器上。亞馬遜網(wǎng)絡(luò)服務(wù)（AWS）是云存儲(chǔ)的鼻祖，也是目前全球最大的云存儲(chǔ)提供商。隨著時(shí)間的推移，用戶對(duì)于個(gè)人信息安全以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的需求不斷提高，尤其是一些大型數(shù)據(jù)運(yùn)營(yíng)商發(fā)生數(shù)據(jù)泄露之后，中心化存儲(chǔ)的弊端開始逐漸顯現(xiàn)，傳統(tǒng)的存儲(chǔ)方式已經(jīng)不能夠滿足當(dāng)下市場(chǎng)的需求。再加上 Web3 時(shí)代的不斷推進(jìn)，區(qū)塊鏈應(yīng)用的展開，數(shù)據(jù)也變得多樣化，數(shù)據(jù)規(guī)模也不斷增長(zhǎng)，個(gè)人網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的維度更加全面，也更具價(jià)值，使得數(shù)據(jù)安全和數(shù)據(jù)隱私變得更加重要，對(duì)于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的要求也開始不斷上升。

去中心化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)應(yīng)運(yùn)而生。去中心化存儲(chǔ)是 Web3 領(lǐng)域最早出現(xiàn)也是受關(guān)注度最高的基礎(chǔ)設(shè)施之一，最早的方案是 2017 年上線的 Filecoin。相比 AWS，去中心化和中心化有著本質(zhì)的區(qū)別。AWS 建立和維護(hù)了自己的由多臺(tái)服務(wù)器組成的數(shù)據(jù)中心，需要購(gòu)買存儲(chǔ)服務(wù)的用戶可以直接向 AWS 付費(fèi)。而去中心化存儲(chǔ)則遵循共享經(jīng)濟(jì)，利用海量邊緣存儲(chǔ)設(shè)備提供存儲(chǔ)服務(wù)，數(shù)據(jù)實(shí)際上存儲(chǔ)在 Provider 節(jié)點(diǎn)提供的存儲(chǔ)上。因此，去中心化存儲(chǔ)項(xiàng)目方無(wú)法控制這些數(shù)據(jù)。去中心化存儲(chǔ)和 AWS 最本質(zhì)的區(qū)別就是用戶是否可以控制自己的數(shù)據(jù)。在這樣一個(gè)沒(méi)有中心化控制的系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)的安全系數(shù)是很高的。

去中心化存儲(chǔ)主要是通過(guò)分布式存儲(chǔ)將文件或者文件集分片存儲(chǔ)在存儲(chǔ)空間上的存儲(chǔ)商業(yè)模式。去中心化存儲(chǔ)之所以重要，是因?yàn)樗鉀Q了 Web2 中心化云存儲(chǔ)的種種痛點(diǎn)，更加順應(yīng)大數(shù)據(jù)時(shí)代發(fā)展的需求，能以更低成本，更高效率地存儲(chǔ)非結(jié)構(gòu)化的邊緣數(shù)據(jù)，賦能各項(xiàng)新興技術(shù)。因此，去中心化存儲(chǔ)也可以說(shuō)是 Web3 發(fā)展的基石。

目前常見的去中心化存儲(chǔ)項(xiàng)目有兩種，一種是以出塊為目的，用存儲(chǔ)來(lái)挖礦，這種模式帶來(lái)的問(wèn)題是在鏈上進(jìn)行的存儲(chǔ)和下載會(huì)拖慢實(shí)際的使用速度，下載一張照片需要幾個(gè)小時(shí)的事時(shí)常會(huì)發(fā)生。另一種是采用一個(gè)或幾個(gè)節(jié)點(diǎn)作為中心化節(jié)點(diǎn)，通過(guò)中心化節(jié)點(diǎn)的驗(yàn)證后，才能進(jìn)行存儲(chǔ)和下載，一旦中心化節(jié)點(diǎn)被攻擊或者損壞，也會(huì)造成存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的丟失等。

相比于第一種項(xiàng)目，MEMO 的存儲(chǔ)分層機(jī)制很好地解決了存儲(chǔ)下載速度問(wèn)題，使得存儲(chǔ)下載速度能達(dá)到秒數(shù)級(jí)。相比于第二種項(xiàng)目，MEMO 采用 Keeper 的角色，對(duì)驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)進(jìn)行隨機(jī)選擇，避免了中心化的出現(xiàn)，同時(shí)保證了安全性。而且，MEMO 獨(dú)創(chuàng)了 RAFI 技術(shù)，該技術(shù)能夠讓修復(fù)能力得到數(shù)倍提高，讓存儲(chǔ)的安全性、可靠性和可用性都大大提升。

數(shù)據(jù)可用性 DA（Data Availability）本質(zhì)上就是輕節(jié)點(diǎn)在不參與共識(shí)的情況下，不需要存儲(chǔ)全部數(shù)據(jù)，也不需要及時(shí)的維護(hù)全網(wǎng)的狀態(tài)。對(duì)于這種節(jié)點(diǎn)，需要高效的方式確保數(shù)據(jù)可用性和準(zhǔn)確。因?yàn)閰^(qū)塊鏈的核心在于數(shù)據(jù)的不可更改。區(qū)塊鏈能夠保證數(shù)據(jù)在全網(wǎng)的數(shù)據(jù)是一致的。共識(shí)節(jié)點(diǎn)為了保證性能，會(huì)有更為中心化的趨勢(shì)。其他節(jié)點(diǎn)需要通過(guò) DA 獲得經(jīng)過(guò)共識(shí)確認(rèn)的可用數(shù)據(jù)。獨(dú)立的數(shù)據(jù)可用性層有效杜絕了單點(diǎn)故障問(wèn)題，最大化保障了數(shù)據(jù)安全。

此外，如 zkRollup 這樣的 Layer2 擴(kuò)容方案也需要使用數(shù)據(jù)可用性層。作為執(zhí)行層的 Layer2 借助了 Layer1 作為共識(shí)層，除了將批量交易的結(jié)果狀態(tài)更新到 Layer1 上，也需要確保原始交易數(shù)據(jù)的可用性，以保證在沒(méi)有證明者愿意生成證明的時(shí)后，仍然可以恢復(fù) Layer2 網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)，避免用戶資產(chǎn)被鎖定在 Layer2 的極端情況。但是如果直接將原始數(shù)據(jù)存放于 Layer1，有違區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)模塊化下 Layer1 作為共識(shí)層的職能，因此，將數(shù)據(jù)存放于專屬的數(shù)據(jù)可用性層，而只將對(duì)這些數(shù)據(jù)計(jì)算的 Merkel 根記錄于共識(shí)層中是更合理的設(shè)計(jì)，也是更長(zhǎng)遠(yuǎn)必然的趨勢(shì)。

【獨(dú)立數(shù)據(jù)可用性層分析之 Celestia】

一個(gè)獨(dú)立的數(shù)據(jù)可用層是一條公鏈，優(yōu)于由一群有主觀意識(shí)的人們組成的可用性委員會(huì)，如果竊取了足夠的委員會(huì)成員的私鑰（Ronin Bridge 和 Harmony Horizon Bridge 都發(fā)生過(guò)），使得鏈下數(shù)據(jù)可用性不可用，那么可以威脅用戶——只有他們支付足夠的贖金才能從 Layer2 提款。

既然鏈下的數(shù)據(jù)可用性委員會(huì)并非足夠安全，那么如果引入?yún)^(qū)塊鏈作為信任主體來(lái)保證鏈下數(shù)據(jù)可用性呢？

Celestia 所做的就是使數(shù)據(jù)可用性層更加去中心化——相當(dāng)于提供了獨(dú)立的 DA 公鏈，擁有一系列的驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)、區(qū)塊生產(chǎn)者和共識(shí)機(jī)制，以此提升安全等級(jí)。

Layer 2 把交易數(shù)據(jù)發(fā)布到 Celestia 主鏈，由 Celestia 的驗(yàn)證人對(duì) DA Attestation 的 Merkle Root 進(jìn)行簽名，并發(fā)送給以太坊主鏈上的 DA Bridge Contract 進(jìn)行驗(yàn)證并存儲(chǔ)。這樣實(shí)際上用 DA Attestation 的 Merkle Root 代替證明了所有的數(shù)據(jù)可用性，以太坊主鏈上的 DA Bridge Contract 只需要驗(yàn)證并存儲(chǔ)這個(gè) Merkle Root，開銷得到了極大的降低。

Celestia 的欺詐證明是樂(lè)觀證明，只要這個(gè)網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有人出錯(cuò)，效率是非常高的。沒(méi)有出錯(cuò)的話，我不會(huì)有欺詐證明。輕節(jié)點(diǎn)不需要做任何事情，只要收到數(shù)據(jù)，按照編碼進(jìn)行恢復(fù)，整個(gè)流程不出問(wèn)題的情況下，樂(lè)觀證明還是非常高效的。

【獨(dú)立數(shù)據(jù)可用性層分析之 MEMO】

MEMO 是一個(gè)通過(guò)算法特性聚合全球邊緣存儲(chǔ)設(shè)備打造的新一代高容量、高可用性的企業(yè)級(jí)存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，團(tuán)隊(duì)成立于 2017 年 9 月，主要研究去中心化存儲(chǔ)領(lǐng)域。MEMO 是基于區(qū)塊鏈點(diǎn)對(duì)點(diǎn)技術(shù)的高安全、高可靠的大規(guī)模分散式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)協(xié)議，可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。與一對(duì)多的中心化存儲(chǔ)不同，MEMO 可以實(shí)現(xiàn)去數(shù)據(jù)中心，多對(duì)多的存儲(chǔ)操作。在 MEMO 的主鏈中，主要保存著用來(lái)約束所有節(jié)點(diǎn)的智能合約，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的上傳、存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的匹配、系統(tǒng)正常的運(yùn)轉(zhuǎn)、懲罰機(jī)制的運(yùn)作等一系列關(guān)鍵性的操作，全都受到智能合約的控制。

技術(shù)方面，在現(xiàn)有分散式存儲(chǔ)系統(tǒng)中，以 Filecoin、Arweave、Storj 等為代表，他們讓所有計(jì)算機(jī)用戶都可以連接和出租他們未使用的硬盤空間，以獲得一定的費(fèi)用或代幣。雖然都是去中心化存儲(chǔ)，但都各具特點(diǎn)，MEMO 的不同之處在于利用糾刪碼和數(shù)據(jù)修復(fù)技術(shù)改善了存儲(chǔ)功能，讓數(shù)據(jù)更安全，讓存儲(chǔ)與下載變得更高效。因?yàn)椋蛟煲粋€(gè)更純粹實(shí)用的分散式存儲(chǔ)系統(tǒng)是 MEMO 的終極目標(biāo)。

MEMO 在增強(qiáng)了存儲(chǔ)易用性的同時(shí)優(yōu)化了 Provider 的激勵(lì)機(jī)制。除了 User 和 Provider 角色外，還引入了 Keeper 來(lái)防止節(jié)點(diǎn)被惡意攻擊。該系統(tǒng)通過(guò)多個(gè)角色相互制約來(lái)維持經(jīng)濟(jì)平衡，能夠支持高容量、高可用性的企業(yè)級(jí)商業(yè)存儲(chǔ)用途，可為 NFT、GameFi、DeFi、SocialFi 等提供安全可靠的云存儲(chǔ)服務(wù)，并兼容 WEB2，是區(qū)塊鏈與云存儲(chǔ)完美融合的產(chǎn)物。