اللامركزية存储的演进之路:从理想主义到现实主义

كانت التخزين واحدة من الروايات الساخنة في صناعة blockchain. كانت Filecoin بمثابة المشروع الرائد في الجولة السابقة من السوق الصاعدة، حيث تجاوزت قيمتها السوقية 10 مليارات دولار في مرحلة ما. بينما كانت Arweave تروج للتخزين الدائم كنقطة بيع، حيث وصلت قيمتها السوقية إلى 3.5 مليار دولار. ومع ذلك، مع الشكوك حول توفر التخزين البارد للبيانات، تم وضع علامة استفهام على ضرورة التخزين الدائم، وما إذا كان التخزين اللامركزي يمكن أن يتحقق فعلاً يبقى سؤالاً معلقاً.

ظهور Walrus جلب بعض الحيوية لمسار التخزين الذي كان هادئًا لفترة طويلة. وفي الآونة الأخيرة، أطلق مشروع Shelby بالشراكة بين Aptos وJump Crypto، والذي يهدف إلى دفع التخزين اللامركزي في مجال البيانات الساخنة إلى آفاق جديدة. فهل يمكن للتخزين اللامركزي أن يعود مرة أخرى، ويقدم حلولًا لسيناريوهات تطبيق أوسع؟ أم أنها مجرد جولة أخرى من الضجيج؟ ستتناول هذه المقالة تطور أربعة مشاريع هي Filecoin وArweave وWalrus وShelby، لتحليل تغيرات سرد التخزين اللامركزي واستكشاف احتمالية انتشار التخزين اللامركزي.

! [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: التخزين مجرد مظهر، والتعدين هو الجوهر

Filecoin هو واحد من أوائل مشاريع العملات المشفرة التي ظهرت، ويتعلق اتجاه تطوره بشكل طبيعي باللامركزية. هذه هي السمة العامة للمشاريع المشفرة المبكرة - أي البحث عن معنى اللامركزية في مختلف المجالات التقليدية. Filecoin ليست استثناءً، حيث تربط التخزين باللامركزية، مما يشير بشكل طبيعي إلى عيوب خدمات تخزين البيانات المركزية: فرضية الثقة في مقدمي خدمات التخزين المركزية. لذلك، فإن هدف Filecoin هو تحويل التخزين المركزي إلى تخزين لامركزي. ومع ذلك، فإن بعض التنازلات التي تم تقديمها لتحقيق اللامركزية أصبحت نقاط ألم حاولت مشاريع لاحقة مثل Arweave أو Walrus حلها. لفهم لماذا يعتبر Filecoin في الأساس مجرد عملة تعدين، من الضروري فهم القيود الموضوعية لتقنية IPFS الأساسية التي تجعلها غير مناسبة للتعامل مع البيانات الساخنة.

IPFS:اللامركزية架构,却受限于传输瓶颈

IPFS( نظام الملفات بين الكواكب) ظهر لأول مرة حوالي عام 2015 ، ويهدف إلى إحداث ثورة في بروتوكول HTTP التقليدي من خلال العنوان المحتوى. أكبر عيب في IPFS هو أن سرعة الوصول إليه بطيئة للغاية. في عصر يستطيع فيه مزودو خدمات البيانات التقليدية تحقيق استجابة في الملي ثانية، لا يزال IPFS يحتاج إلى عدة ثوانٍ للحصول على ملف، مما يجعل من الصعب ترويجه في التطبيقات العملية، ويشرح لماذا نادراً ما يتم اعتماده في الصناعة التقليدية باستثناء عدد قليل من مشاريع blockchain.

بروتوكول P2P الأساسي لـ IPFS مناسب بشكل رئيسي لـ "البيانات الباردة"، أي المحتوى الثابت الذي لا يتغير كثيرًا، مثل الفيديوهات والصور والمستندات. ومع ذلك، عند التعامل مع البيانات الساخنة، مثل صفحات الويب الديناميكية أو الألعاب عبر الإنترنت أو تطبيقات الذكاء الاصطناعي، فإن بروتوكول P2P لا يقدم مزايا واضحة مقارنة بشبكات توصيل المحتوى التقليدية (CDN).

على الرغم من أن IPFS ليس Blockchain بحد ذاته، إلا أن تصميمه باستخدام الرسم البياني الموجه غير الدوري (DAG) يتماشى بشكل كبير مع العديد من سلاسل الكتل العامة وبروتوكولات Web3، مما يجعله مناسبًا بطبيعته ليكون إطارًا أساسيًا لبناء Blockchain. لذلك، حتى لو لم يكن له قيمة عملية، فإنه كإطار أساسي يحمل سرد Blockchain يعتبر كافياً، حيث أن المشاريع المبكرة تحتاج فقط إلى إطار يمكن تشغيله لبدء رحلتها في الفضاء. ولكن عندما تتطور Filecoin إلى مرحلة معينة، تبدأ المشاكل الكبيرة الناتجة عن IPFS في عرقلة تقدمها.

منطق العملة المعدنية تحت غلاف التخزين

تم تصميم IPFS لتمكين المستخدمين من تخزين البيانات بينما يكونون جزءًا من شبكة التخزين. ومع ذلك، في غياب الحوافز الاقتصادية، يصعب على المستخدمين استخدام هذا النظام طواعية، ناهيك عن أن يصبحوا عقد تخزين نشطة. وهذا يعني أن معظم المستخدمين سيقومون فقط بتخزين الملفات على IPFS، لكنهم لن يساهموا بمساحة التخزين الخاصة بهم، ولن يقوموا بتخزين ملفات الآخرين. في هذا السياق، وُلد Filecoin.

في نموذج الاقتصاد الرقمي لعملة Filecoin، هناك ثلاثة أدوار رئيسية: المستخدمون مسؤولون عن دفع الرسوم لتخزين البيانات؛ يحصل عمال التخزين على مكافآت رمزية لتخزين بيانات المستخدمين؛ بينما يوفر عمال الاسترجاع البيانات عند الحاجة من قبل المستخدمين ويحصلون على مكافآت.

هذا النموذج يحتوي على مساحة محتملة للغش. قد يقوم عمال التخزين بعد توفير مساحة التخزين بملء البيانات الزائدة للحصول على المكافآت. نظرًا لأن هذه البيانات الزائدة لن يتم استرجاعها، حتى لو فقدت، فلن تُفعل آلية العقوبة لعمال التخزين. وهذا يمكّن عمال التخزين من حذف البيانات الزائدة وتكرار هذه العملية. لا يمكن لنظام إثبات النسخ في Filecoin ضمان عدم حذف بيانات المستخدم بشكل غير قانوني، ولكنه لا يمكنه منع عمال المناجم من ملء البيانات الزائدة.

تعتمد عملية تشغيل Filecoin إلى حد كبير على استثمار المعدنين المستمر في الاقتصاد الرمزي، وليس على الطلب الحقيقي من المستخدمين النهائيين على التخزين الموزع. على الرغم من أن المشروع لا يزال يتطور باستمرار، إلا أن مرحلة Filecoin الحالية في بناء النظام البيئي تتماشى أكثر مع "منطق التعدين" بدلاً من تعريف مشروع التخزين "المعتمد على التطبيق".

Arweave: تأسست على طويلة الأمد, وانهزمت بسبب طويلة الأمد

إذا كان الهدف من تصميم Filecoin هو بناء "سحابة بيانات" لامركزية قابلة للتحفيز وقابلة للإثبات، فإن Arweave تسير في اتجاه آخر متطرف في التخزين: توفير القدرة على التخزين الدائم للبيانات. لا تحاول Arweave بناء منصة حوسبة موزعة، بل تدور كل أنظمتها حول فرضية مركزية - يجب تخزين البيانات المهمة مرة واحدة فقط، وتبقى إلى الأبد على الشبكة. هذا الاتجاه المتطرف نحو الطويل الأمد يجعل Arweave مختلفًا تمامًا عن Filecoin من حيث الآليات ونماذج التحفيز، ومتطلبات الأجهزة، والزوايا السردية.

تحاول Arweave استخدام البيتكوين كموضوع للدراسة، في محاولة لتحسين شبكة التخزين الدائم الخاصة بها على مدى فترات طويلة محسوبة بالسنوات. لا تهتم Arweave بالتسويق، ولا تهتم بالمنافسين أو اتجاهات السوق. إنها ببساطة تتقدم في طريق تطوير بنية الشبكة، حتى لو لم يهتم بها أحد، لأنها جوهر فريق تطوير Arweave: التوجه نحو المدى الطويل. بفضل هذا التوجه، حظيت Arweave بشعبية كبيرة خلال سوق الثور السابق؛ وأيضًا بسبب هذا التوجه، حتى إذا سقطت إلى القاع، قد تتمكن Arweave من الصمود خلال بعض دورات الثور والدب. ولكن هل سيكون هناك مكان لـ Arweave في التخزين اللامركزي في المستقبل؟ يمكن فقط إثبات قيمة الوجود للتخزين الدائم عبر الزمن.

منذ الإصدار 1.5 لشبكة Arweave الرئيسية وحتى الإصدار 2.9 الأخير، على الرغم من فقدانها لحرارة النقاشات السوقية، إلا أنها كانت تعمل بجد لجعل عدد أكبر من المعدنين يشاركون في الشبكة بأقل تكلفة ممكنة، وتحفيز المعدنين على تخزين البيانات إلى أقصى حد، مما يعزز من قوة الشبكة بشكل مستمر. تدرك Arweave تمامًا أنها لا تتماشى مع تفضيلات السوق، لذلك اتخذت نهجًا محافظًا، ولم تحتضن مجتمع المعدنين، حيث توقفت الإيكولوجيا تمامًا، وقامت بترقية الشبكة الرئيسية بأقل تكلفة، مع الاستمرار في خفض عتبة الأجهزة دون المساس بأمان الشبكة.

مراجعة مسار الترقية من 1.5 إلى 2.9

أدى إصدار Arweave 1.5 إلى ظهور ثغرة يمكن للعمال الاعتماد على تراكم وحدات معالجة الرسوميات بدلاً من التخزين الحقيقي لتحسين فرص إنتاج الكتل. للحد من هذه الظاهرة، أدخل الإصدار 1.7 خوارزمية RandomX، التي تحد من استخدام قوة الحوسبة المتخصصة، وتطلب بدلاً من ذلك مشاركة وحدات المعالجة المركزية العامة في التعدين، مما يضعف اللامركزية في قوة الحوسبة.

في الإصدار 2.0 ، اعتمد Arweave SPoA ، مما حول إثبات البيانات إلى مسار بسيط بهيكل شجرة ميركل ، وأدخل معاملات تنسيق 2 لتقليل عبء التزامن. هذه البنية تخفف من ضغط عرض النطاق الترددي للشبكة ، مما يعزز بشكل كبير قدرة التعاون بين العقد. ومع ذلك ، لا يزال بإمكان بعض عمال المناجم التهرب من مسؤولية حيازة البيانات الحقيقية من خلال استراتيجيات تجمع التخزين السريع المركزي.

لتصحيح هذا التحيز، أطلقت 2.4 آلية SPoRA، التي تقدم فهرس عالمي والوصول العشوائي البطيء إلى التجزئة، مما يجبر عمال المناجم على امتلاك كتل البيانات بشكل حقيقي للمشاركة في إنتاج الكتل بشكل فعال، مما يضعف من تأثير تراكم القدرة الحاسوبية من الناحية الميكانيكية. ونتيجة لذلك، بدأ عمال المناجم يركزون على سرعة الوصول إلى التخزين، مما أدى إلى زيادة استخدام أجهزة SSD وأجهزة القراءة والكتابة عالية السرعة. قدمت 2.6 تحكم سلسلة التجزئة في إيقاع إنتاج الكتل، مما يوازن الفوائد الحدية للأجهزة عالية الأداء، ويوفر مساحة عادلة للمشاركة للعمال المناجم الصغار والمتوسطين.

الإصدارات اللاحقة تعزز من قدرات التعاون الشبكي وتنوع التخزين: 2.7 أضافت التعدين التعاوني وآلية تجمعات التعدين، مما يعزز من قدرة المنافسة للعمال الصغار؛ 2.8 قدمت آلية التعبئة المركبة، مما يسمح للأجهزة ذات السعة الكبيرة والسرعة المنخفضة بالمشاركة بشكل مرن؛ بينما 2.9 أدخلت عملية التعبئة الجديدة بصيغة replica_2_9، مما يزيد بشكل كبير من الكفاءة ويقلل من الاعتماد على الحوسبة، مُكملةً نموذج التعدين الموجه بالبيانات.

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

Walrus: هل embracing البيانات الساخنة هو مجرد ضجة أم يحمل في طياته شيئًا عميقًا؟

من حيث التصميم، فإن Walrus مختلف تمامًا عن Filecoin و Arweave. نقطة انطلاق Filecoin هي بناء نظام تخزين لامركزي قابل للتحقق، والثمن هو تخزين البيانات الباردة؛ نقطة انطلاق Arweave هي إنشاء مكتبة الإسكندرية على السلسلة التي يمكن أن تخزن البيانات بشكل دائم، والثمن هو قلة المشاهدات؛ نقطة انطلاق Walrus هي تحسين تكاليف التخزين لبروتوكول تخزين البيانات الساخنة.

تعديل سحابة الشفرة: هل هو ابتكار في التكلفة أم إعادة تعبئة قديمة في زجاجة جديدة؟

فيما يتعلق بتصميم تكاليف التخزين، تعتقد والروس أن تكاليف التخزين لـFilecoin وArweave غير معقولة، حيث أن كلاهما يستخدم بنية النسخ الكاملة، وميزة ذلك الرئيسية هي أن كل عقدة تمتلك نسخة كاملة، مما يوفر قدرة تحمل قوية وفصل بين العقد. تضمن هذه البنية أنه حتى إذا كانت بعض العقد غير متصلة، يظل الشبكة تحتفظ بتوافر البيانات. ومع ذلك، فهذا يعني أيضًا أن النظام يحتاج إلى نسخ احتياطية متعددة للحفاظ على المتانة، مما يؤدي إلى زيادة تكاليف التخزين. خصوصًا في تصميم Arweave، فإن آلية الإجماع تشجع نفسها على التخزين الاحتياطي للعقد، لتعزيز أمان البيانات. بالمقارنة، يتمتع Filecoin بمرونة أكبر في التحكم في التكاليف، ولكن الثمن هو أن بعض التخزين منخفض التكلفة قد يواجه مخاطر أعلى لفقدان البيانات. تحاول والروس إيجاد توازن بين الاثنين، حيث يتمكن آليتها من التحكم في تكاليف النسخ الاحتياطي، بينما تعزز التوافر من خلال طريقة النسخ الهيكلية، وبالتالي إنشاء مسار جديد للتسوية بين توافر البيانات وكفاءة التكلفة.

تكنولوجيا Redstuff التي أنشأتها Walrus هي التقنية الرئيسية لتقليل تكرار العقد، وقد نشأت من تشفير Reed-Solomon ( RS ). تشفير RS هو خوارزمية تقليدية جداً للشفرة المحذوفة، حيث تسمح الشفرة المحذوفة بإضافة مقاطع زائدة ( erasure code ) لزيادة البيانات، مما يمكن من إعادة بناء البيانات الأصلية. من CD-ROM إلى الاتصالات الساتلية وصولاً إلى رموز QR، يتم استخدامها بشكل متكرر في الحياة اليومية.

تسمح أكواد التصحيح للمستخدمين بالحصول على كتلة، مثل 1 ميجابايت، ثم "تكبيرها" إلى 2 ميجابايت، حيث تكون 1 ميجابايت الإضافية هي بيانات خاصة تُعرف بأكواد التصحيح. إذا فقدت أي بايتات في الكتلة، يمكن للمستخدم استعادة هذه البايتات بسهولة من خلال الأكواد. حتى إذا فقدت كتلة تصل إلى 1 ميجابايت، يمكنك استعادة الكتلة بالكامل. نفس التقنية يمكن أن تسمح للكمبيوتر بقراءة جميع البيانات الموجودة على قرص CD-ROM، حتى وإن كانت تالفة.

في الوقت الحالي، الأكثر استخدامًا هو ترميز RS. طريقة التنفيذ هي البدء من k كتل المعلومات، وبناء كثيرات الحدود ذات الصلة، ثم تقييمها عند إحداثيات x مختلفة للحصول على كتل الترميز. باستخدام ترميز RS، فإن احتمال فقدان كتل كبيرة من البيانات عن طريق العينة العشوائية صغير جدًا.

على سبيل المثال: يتم تقسيم ملف إلى 6 كتل بيانات و 4 كتل تحقق، بإجمالي 10 أجزاء. طالما يتم الاحتفاظ بأي 6 أجزاء منها، يمكن استعادة البيانات الأصلية بالكامل.

المزايا: قدرة عالية على تحمل الأخطاء، وتستخدم على نطاق واسع في أقراص CD/DVD، وأنظمة RAID(، وكذلك أنظمة التخزين السحابية) مثل Azure Storage وFacebook F4(.

العيوب: تعقيد حساب فك التشفير، تكلفة مرتفعة؛ غير مناسب لسيناريوهات البيانات المتغيرة بشكل متكرر. لذلك يتم استخدامه عادةً لاستعادة البيانات وتنظيمها في بيئات مركزية خارج السلسلة.

في إطار اللامركزية، قامت Storj وSia بتعديل ترميز RS التقليدي ليتناسب مع الاحتياجات الفعلية للشبكة الموزعة. كما قدم Walrus نوعه الخاص - خوارزمية ترميز RedStuff، لتحقيق آلية تخزين فائض أكثر مرونة وأقل تكلفة.

ما هي أبرز ميزات Redstuff؟ من خلال تحسين خوارزمية ترميز الحذف، يمكن لـ Walrus ترميز كتل البيانات غير الهيكلية بسرعة وموثوقية إلى شظايا أصغر، والتي يتم تخزينها بشكل موزع في شبكة عُقد التخزين. حتى مع فقدان ثلثي الشظايا، يمكن إعادة بناء كتلة البيانات الأصلية بسرعة باستخدام بعض الشظايا. هذا يحافظ على التعقيد.