Décentralisation du stockage : de l'idéalisme au réalisme

Le stockage a été l'un des récits populaires de l'industrie de la blockchain. Filecoin, en tant que projet phare du dernier marché haussier, a vu sa capitalisation boursière dépasser 10 milliards de dollars. Arweave, avec son argument de stockage permanent, a atteint une capitalisation boursière maximale de 3,5 milliards de dollars. Cependant, alors que la disponibilité du stockage de données froides est remise en question, la nécessité du stockage permanent est également mise en doute, et la question de savoir si le stockage décentralisé peut vraiment se concrétiser reste en suspens.

L'apparition de Walrus a apporté un souffle de vie à un secteur du stockage qui était resté silencieux pendant longtemps. Récemment, le projet Shelby, lancé en collaboration entre Aptos et Jump Crypto, vise à propulser le stockage décentralisé dans le domaine des données chaudes vers de nouveaux sommets. Alors, le stockage décentralisé peut-il faire un retour en force et offrir des solutions pour des scénarios d'application plus larges ? Ou s'agit-il simplement d'un nouveau cycle de spéculation ? Cet article part des trajectoires de développement de quatre projets : Filecoin, Arweave, Walrus et Shelby, pour analyser l'évolution du récit du stockage décentralisé et explorer la possibilité de la généralisation du stockage décentralisé.

Filecoin : le stockage n'est qu'une apparence, le minage est l'essence.

Filecoin est l'un des premiers projets de cryptomonnaie à émerger, et son orientation de développement s'articule naturellement autour de la Décentralisation. C'est une caractéristique commune aux projets de cryptographie précoces - à savoir, rechercher le sens de la Décentralisation dans divers domaines traditionnels. Filecoin ne fait pas exception, car il associe le stockage à la Décentralisation, ce qui met en évidence les inconvénients des services de stockage de données centralisés : l'hypothèse de confiance à l'égard des fournisseurs de stockage centralisés. Par conséquent, l'objectif de Filecoin est de transformer le stockage centralisé en stockage décentralisé. Cependant, certains compromis faits pour réaliser la Décentralisation sont devenus des points de douleur que des projets ultérieurs comme Arweave ou Walrus tentent de résoudre. Pour comprendre pourquoi Filecoin est essentiellement une pièce minière, il est nécessaire de comprendre les limitations objectives de sa technologie sous-jacente, IPFS, qui n'est pas adaptée pour traiter des données chaudes.

IPFS : Décentralisation architecture, mais limitée par les goulots d'étranglement de transmission

IPFS(système de fichiers interplanétaires)a été lancé vers 2015, visant à bouleverser le protocole HTTP traditionnel grâce à l'adressage par contenu. Le plus grand inconvénient d'IPFS est sa vitesse d'accès extrêmement lente. À une époque où les fournisseurs de services de données traditionnels peuvent atteindre des temps de réponse en millisecondes, l'obtention d'un fichier via IPFS prend encore plusieurs secondes, ce qui rend son adoption difficile dans les applications pratiques et explique pourquoi, à part quelques projets blockchain, il est rarement utilisé par les industries traditionnelles.

Le protocole P2P sous-jacent d'IPFS est principalement adapté aux "données froides", c'est-à-dire aux contenus statiques qui ne changent pas souvent, comme les vidéos, les images et les documents. Cependant, lorsqu'il s'agit de traiter des données chaudes, comme les pages web dynamiques, les jeux en ligne ou les applications d'intelligence artificielle, le protocole P2P n'a pas d'avantages significatifs par rapport aux CDN traditionnels.

Bien que l'IPFS ne soit pas lui-même une blockchain, le concept de conception DAG ( qu'il adopte, basé sur un graphe orienté acyclique, est en forte adéquation avec de nombreuses blockchains et protocoles Web3, ce qui le rend naturellement adapté comme cadre de construction sous-jacent pour la blockchain. Ainsi, même s'il n'a pas de valeur pratique, en tant que cadre sous-jacent portant le récit de la blockchain, il est déjà suffisant ; les projets de contrefaçon précoces n'avaient besoin que d'un cadre fonctionnel pour ouvrir de vastes horizons. Cependant, lorsque Filecoin a atteint un certain stade de développement, les défauts majeurs apportés par l'IPFS ont commencé à entraver sa progression.

) Logique des pièces de monnaie minées sous l'enveloppe de stockage

Le design d'IPFS a été conçu pour permettre aux utilisateurs de stocker des données tout en faisant partie d'un réseau de stockage. Cependant, en l'absence d'incitations économiques, il est difficile pour les utilisateurs d'utiliser ce système de manière volontaire, encore moins de devenir des nœuds de stockage actifs. Cela signifie que la plupart des utilisateurs ne stockeront des fichiers que sur IPFS, sans contribuer leur propre espace de stockage ni stocker les fichiers des autres. C'est dans ce contexte que Filecoin a vu le jour.

Dans le modèle économique du token de Filecoin, il y a principalement trois rôles : les utilisateurs sont responsables du paiement des frais pour stocker des données ; les mineurs de stockage reçoivent des incitations en tokens pour stocker les données des utilisateurs ; les mineurs de récupération fournissent des données lorsque les utilisateurs en ont besoin et reçoivent des incitations.

Ce modèle présente un espace potentiel pour la malveillance. Les mineurs de stockage peuvent, après avoir fourni de l'espace de stockage, remplir des données inutiles pour obtenir des récompenses. Étant donné que ces données inutiles ne seront pas récupérées, même si elles sont perdues, cela ne déclenchera pas le mécanisme de pénalité des mineurs de stockage. Cela permet aux mineurs de stockage de supprimer les données inutiles et de répéter ce processus. Le consensus de preuve de réplication de Filecoin ne peut garantir que les données des utilisateurs n'ont pas été supprimées de manière illicite, mais ne peut pas empêcher les mineurs de remplir des données inutiles.

Le fonctionnement de Filecoin dépend en grande partie de l'investissement continu des mineurs dans l'économie des jetons, plutôt que de la demande réelle des utilisateurs finaux pour le stockage décentralisé. Bien que le projet soit en constante itération, à ce stade, la construction de l'écosystème de Filecoin correspond davantage à une définition de projet de stockage "logique de mineur" qu'à une "application orientée".

Arweave : réussi par le long terme, échoué par le long terme

Si l'objectif de conception de Filecoin est de construire un "nuage de données" décentralisé, incitatif et vérifiable, alors Arweave va dans une autre direction extrême en matière de stockage : fournir la capacité de stockage permanent des données. Arweave ne tente pas de construire une plateforme de calcul distribué, tout son système repose sur une hypothèse centrale - les données importantes devraient être stockées une fois pour toutes et rester à jamais sur le réseau. Ce long-termisme extrême fait qu'Arweave diffère considérablement de Filecoin, tant en termes de mécanismes que de modèles d'incitation, des exigences matérielles au récit.

Arweave considère le Bitcoin comme un objet d'apprentissage, essayant d'optimiser en continu son réseau de stockage permanent sur de longues périodes mesurées en années. Arweave ne se soucie pas du marketing, ni des concurrents ou des tendances du marché. Il avance simplement sur le chemin de l'itération de l'architecture du réseau, même si personne ne s'y intéresse, car c'est l'essence même de l'équipe de développement d'Arweave : le long-termisme. Grâce au long-termisme, Arweave a été chaudement plébiscité lors du dernier marché haussier ; et en raison du long-termisme, même en tombant au plus bas, Arweave pourrait encore survivre à plusieurs cycles de hausses et baisses. Mais est-ce que le stockage décentralisé de demain aura une place pour Arweave ? La valeur d'existence du stockage permanent ne peut être prouvée que par le temps.

Depuis la version 1.5 d'Arweave jusqu'à la version 2.9 récente, bien qu'elle ait perdu en popularité sur le marché, elle s'est toujours engagée à permettre à un plus large éventail de mineurs de participer au réseau à moindre coût et à inciter les mineurs à stocker un maximum de données, améliorant ainsi la robustesse de l'ensemble du réseau. Arweave est conscient de ne pas répondre aux préférences du marché, c'est pourquoi elle a adopté une approche conservatrice, n'embrassant pas les communautés de mineurs, l'écosystème étant complètement au point mort, mettant à niveau la chaîne principale à moindre coût tout en continuant à réduire le seuil matériel sans compromettre la sécurité du réseau.

Retour sur le chemin de la mise à niveau de 1,5 à 2,9

La version 1.5 d'Arweave a révélé une vulnérabilité permettant aux mineurs de s'appuyer sur l'accumulation de GPU plutôt que sur un stockage réel pour optimiser leurs chances de validation des blocs. Pour freiner cette tendance, la version 1.7 a introduit l'algorithme RandomX, limitant l'utilisation de la puissance de calcul spécialisée et demandant plutôt la participation de CPU génériques au minage, afin de réduire la centralisation de la puissance de calcul.

Dans la version 2.0, Arweave adopte le SPoA, transformant la preuve de données en un chemin succinct de structure d'arbre de Merkle, et introduit le format de transaction 2 pour réduire la charge de synchronisation. Cette architecture soulage la pression sur la bande passante du réseau, permettant une capacité de collaboration des nœuds considérablement renforcée. Cependant, certains mineurs peuvent toujours échapper à la responsabilité de la détention réelle des données grâce à des stratégies de pools de stockage haute vitesse centralisés.

Pour corriger ce biais, la version 2.4 a introduit le mécanisme SPoRA, qui intègre un index global et un accès aléatoire lent par hachage, obligeant les mineurs à détenir réellement des blocs de données pour participer à la génération effective de blocs, affaiblissant ainsi l'effet de superposition de la puissance de calcul d'un point de vue mécanique. En conséquence, les mineurs commencent à se concentrer sur la vitesse d'accès au stockage, stimulant l'application des SSD et des dispositifs de lecture/écriture haute vitesse. La version 2.6 introduit une chaîne de hachage pour contrôler le rythme de génération des blocs, équilibrant ainsi l'effet marginal des équipements hautes performances et offrant un espace de participation équitable pour les petits et moyens mineurs.

Les versions suivantes renforcent davantage les capacités de collaboration en réseau et la diversité du stockage : la version 2.7 introduit le minage collaboratif et le mécanisme de pool, améliorant la compétitivité des petits mineurs ; la version 2.8 lance un mécanisme de regroupement composite, permettant aux appareils à basse vitesse et à grande capacité de participer de manière flexible ; la version 2.9 introduit un nouveau processus de regroupement au format replica_2_9, augmentant considérablement l'efficacité et réduisant la dépendance au calcul, complétant ainsi le modèle de minage orienté données.

Dans l'ensemble, le chemin de mise à niveau d'Arweave présente clairement sa stratégie à long terme axée sur le stockage : tout en continuant de résister à la tendance à la concentration de la puissance de calcul, il réduit constamment les barrières à l'entrée pour garantir la possibilité de fonctionnement à long terme du protocole.

Walrus : Embrasser les données chaudes est-il un battage médiatique ou cache-t-il un trésor ?

Walrus, en termes de conception, est complètement différent de Filecoin et Arweave. Le point de départ de Filecoin est de créer un système de stockage décentralisé et vérifiable, au prix du stockage de données froides ; le point de départ d'Arweave est de créer une bibliothèque d'Alexandrie on-chain qui peut stocker des données de manière permanente, au prix d'un trop peu de scénarios ; le point de départ de Walrus est d'optimiser le protocole de stockage de données chaudes.

Code de correction d'erreur modifié: innovation des coûts ou vieux vin dans une nouvelle bouteille?

En matière de conception des coûts de stockage, Walrus estime que les frais de stockage de Filecoin et d'Arweave sont déraisonnables, les deux derniers ayant adopté une architecture de réplication complète, dont le principal avantage est que chaque nœud possède une copie complète, offrant ainsi une forte capacité de tolérance aux pannes et une indépendance entre les nœuds. Ce type d'architecture garantit que même si certains nœuds sont hors ligne, le réseau dispose toujours de la disponibilité des données. Cependant, cela signifie également que le système nécessite une redondance de copies multiples pour maintenir sa robustesse, ce qui augmente les coûts de stockage. En particulier dans la conception d'Arweave, le mécanisme de consensus encourage lui-même la redondance de stockage des nœuds, afin de renforcer la sécurité des données. En revanche, Filecoin est plus flexible en matière de contrôle des coûts, mais cela implique que certains stockage à faible coût peuvent présenter un risque plus élevé de perte de données. Walrus essaie de trouver un équilibre entre les deux, son mécanisme contrôlant les coûts de réplication tout en renforçant la disponibilité par une manière de redondance structurée, établissant ainsi une nouvelle voie de compromis entre la disponibilité des données et l'efficacité des coûts.

La technologie Redstuff, créée par Walrus, est la clé pour réduire la redondance des nœuds, elle provient du codage Reed-Solomon ### RS (. Le codage RS est un algorithme de code d'effacement très traditionnel. Le code d'effacement est une technique qui permet de doubler un ensemble de données en ajoutant des segments redondants ) erasure code (, pouvant être utilisée pour reconstruire les données originales. Du CD-ROM aux communications par satellite jusqu'aux codes QR, il est fréquemment utilisé dans la vie quotidienne.

Les codes de correction d'erreur permettent aux utilisateurs d'obtenir un bloc, par exemple de 1 Mo, puis de "l'augmenter" à 2 Mo, où le Mo supplémentaire est constitué de données spéciales appelées codes de correction d'erreur. Si un quelconque octet du bloc est perdu, l'utilisateur peut facilement récupérer ces octets grâce aux codes. Même si jusqu'à 1 Mo de bloc est perdu, vous pouvez récupérer l'intégralité du bloc. La même technique permet à un ordinateur de lire toutes les données d'un CD-ROM, même si celui-ci est endommagé.

Actuellement, le code RS est le plus couramment utilisé. La méthode de mise en œuvre consiste à partir de k blocs d'informations, à construire un polynôme associé et à l'évaluer à différentes coordonnées x pour obtenir des blocs codés. L'utilisation du code de correction d'erreurs RS réduit considérablement la probabilité de perdre de grands blocs de données par échantillonnage aléatoire.

Prenons un exemple : diviser un fichier en 6 blocs de données et 4 blocs de vérification, pour un total de 10 parts. Il suffit de conserver n'importe quelle 6 parts pour pouvoir restaurer complètement les données d'origine.

Avantages : grande tolérance aux pannes, largement utilisé dans les CD/DVD, les ensembles de disques durs anti-panne )RAID(, ainsi que dans les systèmes de stockage en nuage ) tels qu'Azure Storage, Facebook F4(.

Inconvénients : décodage calcul complexe, frais élevés ; pas adapté aux scénarios de données à changements fréquents. Par conséquent, il est généralement utilisé pour la récupération et la planification des données dans des environnements décentralisés hors chaîne.

Dans une architecture décentralisée, Storj et Sia ont ajusté le codage RS traditionnel pour répondre aux besoins réels des réseaux distribués. Walrus a également proposé sa propre variante - l'algorithme de codage RedStuff - pour réaliser un mécanisme de stockage redondant à coût réduit et plus flexible.

Quelle est la principale caractéristique de Redstuff ? Grâce à l'amélioration de l'algorithme de codage de correction d'erreurs, Walrus peut rapidement et de manière robuste encoder des blocs de données non structurées en fragments plus petits, qui sont stockés de manière distribuée dans un réseau de nœuds de stockage. Même si jusqu'à deux tiers des fragments sont perdus, il est possible de reconstruire rapidement le bloc de données d'origine à partir de fragments partiels. Cela permet de maintenir la ré