اللامركزية تخزين الطريق إلى الانتشار لا يزال بعيدًا؟

كانت التخزين واحدة من المسارات الساخنة في صناعة blockchain. كانت Filecoin، بصفتها المشروع الرائد في الجولة السابقة من السوق الصاعدة، ذات قيمة سوقية تجاوزت 10 مليارات دولار في مرحلة ما. تركز Arweave على التخزين الدائم، حيث وصلت قيمتها السوقية إلى 3.5 مليار دولار. لكن مع الشكوك حول توفر التخزين البارد، تم وضع علامات استفهام على آفاق تطوير التخزين اللامركزي. في الآونة الأخيرة، جاء ظهور Walrus ليجلب اهتمامًا جديدًا لمسار التخزين الذي كان هادئًا لفترة طويلة، بينما يحاول مشروع Shelby الذي أطلقته Aptos وJump Crypto تحقيق اختراق في مجال تخزين البيانات الساخنة. ستقوم هذه المقالة بتحليل تغيرات السرد حول التخزين اللامركزي من خلال مسارات التطوير لأربعة مشاريع: Filecoin وArweave وWalrus وShelby، واستكشاف اتجاهات تطويرها المستقبلية.

! [من Filecoin و Arweave إلى Walrus و Shelby: ما مدى بعدها عن شعبية التخزين اللامركزي؟] ](https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-1ebd281e65dedbe6216b5e1496a2963e.webp)

Filecoin: جوهر العملة المعدنية تحت مظهر التخزين

Filecoin هو أحد مشاريع العملات المشفرة التي ظهرت في المراحل الأولى، ويتناول اتجاه تطوره اللامركزية. يحاول Filecoin دمج التخزين مع اللامركزية، لحل مشكلة الثقة في مزودي خدمات التخزين المركزي. ومع ذلك، فإن بعض التضحيات التي تم تقديمها لتحقيق اللامركزية أصبحت نقاط ألم يحاول المشروع معالجتها لاحقًا. لفهم أن Filecoin هو في جوهره مشروع عملة تعدين، تحتاج إلى فهم قيود تقنية IPFS الأساسية في معالجة البيانات الساخنة.

IPFS:瓶颈 النقل في الهيكل اللامركزي

نظام الملفات بين الكواكب IPFS( ظهر في حوالي عام 2015، ويهدف إلى إحداث ثورة في بروتوكول HTTP التقليدي من خلال العنوان المحتوى. ولكن المشكلة الأكبر في IPFS هي سرعة الحصول البطيئة للغاية. في عصر يمكن فيه للخدمات البيانات التقليدية تحقيق استجابة في أجزاء من الثانية، لا يزال الحصول على ملف من IPFS يستغرق عدة ثوانٍ، مما يجعل من الصعب الترويج له في التطبيقات العملية. باستثناء عدد قليل من مشاريع البلوكشين، نادرًا ما يتم اعتماد IPFS من قبل الصناعات التقليدية.

بروتوكول P2P الأساسي لـ IPFS مناسب أساسًا لـ "البيانات الباردة"، أي المحتوى الثابت الذي لا يتغير كثيرًا. عند التعامل مع البيانات الساخنة، مثل صفحات الويب الديناميكية، والألعاب عبر الإنترنت، أو تطبيقات الذكاء الاصطناعي، فإن بروتوكول P2P لا يقدم مزايا واضحة مقارنة بشبكات توصيل المحتوى التقليدية.

على الرغم من أن IPFS ليس شبكة بلوكشين بحد ذاته، إلا أن تصميمه على شكل رسم بياني موجه غير دائري )DAG( يتناسب بشكل كبير مع العديد من سلاسل الكتل العامة وبروتوكولات Web3، مما يجعله مناسبًا بشكل طبيعي كإطار عمل أساسي لشبكات البلوكشين. لذلك، حتى في غياب القيمة العملية، فإن IPFS كإطار عمل أساسي يحمل سرد البلوكشين يكفي. كانت المشاريع المبكرة بحاجة فقط إلى إطار عمل قابل للتشغيل لبدء مخططها العظيم، ولكن مع تطور Filecoin، بدأت المشاكل التي جلبها IPFS تعيق تقدمها.

) منطق العملات المعدنية المخزنة تحت الغلاف

تم تصميم IPFS للسماح للمستخدمين بأن يكونوا جزءًا من شبكة التخزين أثناء تخزين البيانات. ولكن في ظل عدم وجود حوافز اقتصادية، يصعب على المستخدمين استخدام هذه النظام طواعية، ناهيك عن أن يصبحوا عقد تخزين نشطة. وهذا يعني أن معظم المستخدمين سيقومون فقط بتخزين الملفات على IPFS، دون المساهمة بمساحة تخزين خاصة بهم أو تخزين ملفات الآخرين. في هذا السياق، ظهرت Filecoin.

يتضمن نموذج الاقتصاد الرمزي لـ Filecoin ثلاثة أدوار رئيسية: يدفع المستخدمون رسومًا لتخزين البيانات؛ يحصل عمال التخزين على مكافآت رمزية لتخزين بيانات المستخدمين؛ يقدم عمال الاسترجاع البيانات عندما يحتاجها المستخدمون ويحصلون على مكافآت.

هذا النموذج يحتوي على مساحة محتملة للغش. قد يقوم عمال التخزين بعد تقديم مساحة التخزين، بملء البيانات غير الصالحة للحصول على المكافآت. نظرًا لأن هذه البيانات غير الصالحة لن يتم استرجاعها، فلن يؤدي فقدانها إلى تفعيل آلية العقاب لعمال التخزين. هذا يسمح لعمال التخزين بحذف البيانات غير الصالحة وتكرار هذه العملية. يمكن أن يضمن إجماع إثبات النسخ في Filecoin أن بيانات المستخدم لم تُحذف بشكل غير مصرح به، لكنه لا يمكنه منع عمال المناجم من ملء البيانات غير الصالحة.

تعتمد عملية تشغيل Filecoin إلى حد كبير على الاستثمارات المستمرة للعمال في الاقتصاد الرمزي، وليس على الطلب الحقيقي من المستخدمين النهائيين على التخزين الموزع. على الرغم من أن المشروع لا يزال يتطور، إلا أن المرحلة الحالية لبناء نظام Filecoin البيئي تتماشى أكثر مع "منطق العملات المعدنية" بدلاً من وضع مشاريع التخزين "المدفوعة بالتطبيقات".

Arweave: تنشأ من الإيمان بالاستدامة على المدى الطويل، وتفشل بسبب الإيمان بالاستدامة على المدى الطويل

إذا كان هدف Filecoin هو بناء إطار "سحابة بيانات" اللامركزية القابلة للتحفيز والتي يمكن إثباتها، فإن Arweave قد اتجهت في اتجاه آخر في تخزين البيانات: توفير القدرة على التخزين الدائم للبيانات. لا تحاول Arweave بناء منصة حوسبة موزعة، بل إن نظامها بأكمله يقوم على فرضية مركزية - يجب تخزين البيانات المهمة لمرة واحدة، ويجب أن تبقى إلى الأبد في الشبكة. هذه النزعة المتطرفة نحو طويل الأجل تجعل Arweave تختلف اختلافًا كبيرًا عن Filecoin من حيث الآلية ونموذج التحفيز، ومن متطلبات الأجهزة إلى الزاوية السردية.

تحاول Arweave تحسين شبكتها للتخزين الدائم باستمرار على مدى فترات طويلة محسوبة بالسنوات، مع أخذ البيتكوين كموضوع للدراسة. لا تهتم Arweave بالتسويق، ولا بالمنافسين أو اتجاهات السوق. إنها فقط تسير قدماً في طريق تحسين بنية الشبكة، حتى لو لم يكن أحد يهتم، لأنها هذه هي طبيعة فريق تطوير Arweave: طويل الأجل. بفضل طويل الأجل، لاقت Arweave رواجاً كبيراً في السوق الصاعدة الماضية؛ وأيضاً بسبب طويل الأجل، قد تتمكن Arweave من الصمود خلال عدة دورات من الصعود والهبوط حتى لو سقطت إلى القاع. فقط هل سيكون هناك مكان لـ Arweave في تخزين البيانات اللامركزي في المستقبل؟ لا يمكن إثبات قيمة الوجود للتخزين الدائم إلا من خلال الزمن.

على الرغم من أن شبكة Arweave الرئيسية قد فقدت اهتمام السوق من الإصدار 1.5 إلى الإصدار الأخير 2.9، إلا أنها تواصل العمل على تمكين مجموعة أكبر من المعدنين للمشاركة في الشبكة بأقل تكلفة ممكنة، وتحفيز المعدنين على تخزين البيانات إلى أقصى حد، مما يعزز من متانة الشبكة بأكملها. تدرك Arweave جيدًا أنها لا تتماشى مع تفضيلات السوق، لذا اتبعت نهجًا محافظًا، ولم تحتضن مجتمع المعدنين، مما أدى إلى ركود كامل في النظام البيئي، وقامت بترقية الشبكة الرئيسية بأقل تكلفة ممكنة، مع الاستمرار في خفض عتبة الأجهزة دون الإضرار بأمان الشبكة.

مراجعة طريق الترقية من 1.5 إلى 2.9

كشفت نسخة Arweave 1.5 عن ثغرة يمكن لعمال المناجم الاعتماد على تراص وحدات معالجة الرسوميات بدلاً من التخزين الحقيقي لتحسين فرص استخراج الكتل. للحد من هذه الظاهرة، أدخلت النسخة 1.7 خوارزمية RandomX، التي تحد من استخدام القوة الحاسوبية المتخصصة، وتطلب بدلاً من ذلك استخدام وحدة المعالجة المركزية العامة للمشاركة في التعدين، مما يضعف اللامركزية في القوة الحاسوبية.

في الإصدار 2.0، اعتمد Arweave SPoA، حيث تم تحويل إثبات البيانات إلى مسار مختصر بهيكل شجرة ميركل، وتم إدخال معاملات التنسيق 2 لتقليل عبء المزامنة. قللت هذه البنية من ضغط عرض النطاق الترددي للشبكة، مما زاد بشكل ملحوظ من قدرة التعاون بين العقد. ومع ذلك، لا يزال بإمكان بعض عمال المناجم التهرب من مسؤولية حيازة البيانات الحقيقية من خلال استراتيجية تجمع التخزين عالي السرعة المركزية.

لتصحيح هذا التوجه، أطلقت 2.4 آلية SPoRA، حيث تم إدخال فهرس عالمي والوصول العشوائي البطيء إلى التجزئة، مما يجعل عمال المناجم يجب أن يمتلكوا كتل البيانات بشكل حقيقي للمشاركة في عملية إنتاج الكتل الفعالة، مما يضعف من تأثير تراكم قوة المعالجة من الناحية الميكانيكية. ونتيجة لذلك، بدأ عمال المناجم بالتركيز على سرعة الوصول إلى التخزين، مما أدى إلى تعزيز استخدام SSD والأجهزة ذات القراءة والكتابة عالية السرعة. 2.6 أدخلت سلسلة التجزئة للتحكم في إيقاع إنتاج الكتل، مما ساهم في موازنة العائد الحدّي للأجهزة عالية الأداء، وتوفير مساحة للمشاركة العادلة لعمال المناجم الصغار والمتوسطين.

الإصدارات التالية تعزز القدرة على التعاون الشبكي وتنوع التخزين: 2.7 يضيف التعدين التعاوني وآلية تجمعات التعدين، مما يعزز تنافسية المعدنين الصغار؛ 2.8 يقدم آلية التعبئة المركبة، مما يسمح للأجهزة ذات السعة الكبيرة والسرعة المنخفضة بالمشاركة بشكل مرن؛ بينما 2.9 يقدم عملية التعبئة الجديدة بصيغة replica_2_9، مما يزيد من الكفاءة بشكل كبير ويقلل من الاعتماد على الحسابات، ويكمل نموذج التعدين الموجه بالبيانات.

بشكل عام، يظهر مسار ترقية Arweave بوضوح استراتيجيتها طويلة الأجل الموجهة نحو التخزين: مع مقاومة مستمرة لاتجاه تركيز القوة الحاسوبية، تستمر في خفض عتبة المشاركة، مما يضمن إمكانية تشغيل البروتوكول على المدى الطويل.

Walrus: هل احتضان البيانات الساخنة مجرد ضجة أم يحمل معاني أخرى?

فكرة تصميم Walrus تختلف تمامًا عن Filecoin و Arweave. نقطة انطلاق Filecoin هي إنشاء نظام تخزين قابل للتحقق منه اللامركزية، بتكلفة تخزين البيانات الباردة؛ بينما نقطة انطلاق Arweave هي إنشاء مكتبة الإسكندرية على السلسلة التي يمكن أن تخزن البيانات بشكل دائم، بتكلفة قلة الحالات التطبيقية؛ أما نقطة انطلاق Walrus فهي تحسين تكلفة تخزين البيانات الساخنة.

تعديل السحر في الترميز: ابتكار التكلفة أم زجاجة جديدة في قنينة قديمة؟

فيما يتعلق بتصميم تكلفة التخزين، تعتقد Walrus أن تكاليف التخزين في Filecoin و Arweave غير معقولة. كلا النظامين يستخدمان بنية النسخ الكاملة، حيث تكمن ميزتهما الرئيسية في أن كل عقدة تحمل نسخة كاملة، مما يمنحهم قدرة قوية على تحمل الأخطاء واستقلالية بين العقد. هذه البنية تضمن أنه حتى لو كانت بعض العقد غير متصلة بالإنترنت، فإن الشبكة لا تزال تحتفظ بإمكانية الوصول إلى البيانات. ومع ذلك، يعني هذا أيضًا أن النظام يحتاج إلى نسخ احتياطي متعدد للحفاظ على القوة، مما يؤدي بدوره إلى ارتفاع تكاليف التخزين. خاصة في تصميم Arweave، فإن آلية الإجماع تشجع في حد ذاتها على تخزين النسخ الاحتياطية من العقد، لتعزيز أمان البيانات. بالمقارنة، فإن Filecoin أكثر مرونة في التحكم في التكاليف، ولكن الثمن هو أن بعض التخزين منخفض التكلفة قد يحمل مخاطر أعلى لفقدان البيانات. تحاول Walrus إيجاد توازن بين الاثنين، حيث تعمل آليتها على التحكم في تكاليف النسخ الاحتياطي مع تعزيز إمكانية الوصول من خلال طريقة النسخ الاحتياطي الهيكلي، وبالتالي إنشاء مسار جديد للتسوية بين إمكانية الوصول إلى البيانات وكفاءة التكاليف.

تعتبر Redstuff التي أنشأتها Walrus التقنية الأساسية لتقليل الازدواجية في العقد، وهي مشتقة من ترميز Reed-Solomon ### RS (. يُعتبر ترميز RS خوارزمية تقليدية جداً لتشفير الأخطاء، حيث إنها تقنية تسمح بزيادة مجموعة البيانات عن طريق إضافة أجزاء زائدة، مما يمكن من إعادة بناء البيانات الأصلية. من CD-ROM إلى الاتصالات الفضائية وصولاً إلى رموز QR، يتم استخدامها بشكل متكرر في الحياة اليومية.

تسمح رموز التصحيح للمستخدمين بالحصول على كتلة، على سبيل المثال 1 ميغابايت، ثم "تكبيرها" إلى 2 ميغابايت، حيث تكون 1 ميغابايت الإضافية هي بيانات خاصة تُعرف برموز التصحيح. إذا فقد أي بايت من الكتلة، يمكن للمستخدم استعادة هذه البايتات بسهولة باستخدام الرموز. حتى إذا فقدت كتلة تصل إلى 1 ميغابايت، يمكن استعادة الكتلة بالكامل. نفس التقنية يمكن أن تسمح لأجهزة الكمبيوتر بقراءة جميع البيانات الموجودة في قرص CD-ROM، حتى لو كانت تالفة.

في الوقت الحالي، يُعد ترميز RS الأكثر استخدامًا. يتم تنفيذ ذلك عن طريق البدء بـ k كتلة معلومات، وبناء متعددة الحدود ذات صلة، وتقييمها عند إحداثيات x مختلفة للحصول على كتل الترميز. باستخدام ترميز RS، فإن احتمال فقدان كتل كبيرة من البيانات عن طريق أخذ عينات عشوائية ضئيل جدًا.

على سبيل المثال: قم بتقسيم ملف إلى 6 كتل بيانات و 4 كتل تحقق، بمجموع 10 أجزاء. يكفي الاحتفاظ بأي 6 منها لاستعادة البيانات الأصلية بالكامل.

المميزات: القدرة على تحمل الأخطاء قوية، وتستخدم على نطاق واسع في CD/DVD، ومصفوفات الأقراص الصلبة المقاومة للأعطال )RAID(، وكذلك أنظمة التخزين السحابية ) مثل Azure Storage و Facebook F4(.

العيوب: تعقيد حساب فك التشفير، ارتفاع التكلفة؛ غير مناسب لسيناريوهات البيانات المتغيرة بشكل متكرر. لذلك، يتم استخدامه عادةً في استعادة البيانات وجدولة في بيئات مركزية خارج السلسلة.

في إطار اللامركزية، قامت Storj و Sia بتعديل الترميز التقليدي RS ليتناسب مع الاحتياجات الفعلية للشبكات الموزعة. كما قدم Walrus نسخته الخاصة - خوارزمية ترميز RedStuff، لتحقيق آلية تخزين احتياطي أكثر مرونة وأقل تكلفة.

ما هي الميزة الرئيسية لـ Redstuff؟ من خلال تحسين خوارزمية الترميز والاسترداد، يمكن لـ Walrus أن يقوم بسرعة وموثوقية بترميز كتل البيانات غير المنظمة إلى شظايا أصغر، يتم تخزين هذه الشظايا في شبكة من عقد التخزين. حتى لو فقد ثلثا الشظايا، يمكن استخدام بعض الشظايا لإعادة بناء الكتلة الأصلية بسرعة. وهذا ممكن مع الحفاظ على عامل النسخ من 4 إلى 5 مرات فقط.

لذلك، من المعقول تعريف Walrus كبروتوكول خفيف الوزن للنسخ الاحتياطي والاسترداد مصمم حول مشهد اللامركزية. بالمقارنة مع رموز تصحيح الأخطاء التقليدية ) مثل Reed-Solomon (، لم يعد RedStuff يسعى لتحقيق تناسق رياضي صارم، بل قام بإجراء تسويات واقعية بشأن توزيع البيانات، والتحقق من التخزين، وتكاليف الحساب. تتخلى هذه النموذج عن آلية فك التشفير الفورية المطلوبة من الجدولة المركزية، وتتحول إلى التحقق من صحة البيانات على链上Proof للتأكد من أن العقد تحتوي على نسخ محددة من البيانات، مما يتكيف مع هيكل الشبكة الأكثر ديناميكية وتهميشًا.

الجوهر التصميمي لـ RedStuff هو تقسيم البيانات إلى فئتين: الشرائح الرئيسية والشرائح الثانوية: الشرائح الرئيسية تستخدم لاستعادة البيانات الأصلية، وتوليدها وتوزيعها تخضع لقيود صارمة، وعملية الاستعادة تتطلب f+1، ويجب أن تحتوي على توقيع 2f+1 كدليل على إمكانية الاستخدام؛ بينما يتم إنشاء الشرائح الثانوية من خلال عمليات بسيطة مثل الجمع الحصري، وتهدف إلى توفير مرونة في التحمل، وتعزيز قوة النظام بشكل عام.