اللامركزية التخزين: من المفهوم إلى العملية الطويلة

لقد كانت التخزين اللامركزي واحدة من المسارات الساخنة في صناعة Blockchain. تجاوزت قيمة Filecoin السوقية 10 مليارات دولار كأحد المشاريع الرائدة في الدورة الصاعدة السابقة. وقد وصلت Arweave إلى قيمة سوقية تبلغ 3.5 مليار دولار بفضل مفهوم التخزين الدائم. ومع ذلك، مع بدء التشكيك في قابلية التخزين البارد، تم وضع علامة استفهام على ضرورة التخزين الدائم، مما جعل سؤال ما إذا كان التخزين اللامركزي يمكن أن يصبح واقعاً حقيقياً سؤالاً معلقاً.

مؤخراً، أدت ظهور Walrus إلى إعادة الحيوية إلى مجال التخزين الذي كان هادئاً لفترة طويلة. بينما يسعى مشروع Shelby، الذي تم إطلاقه بالتعاون بين Aptos وJump Crypto، إلى تحقيق اختراق في مجال تخزين البيانات الساخنة. فهل من الممكن أن تعود اللامركزية في التخزين لتقدم حلولاً لمجموعة واسعة من سيناريوهات الاستخدام؟ أم أنها مجرد جولة أخرى من التلاعب بالمفاهيم؟ ستقوم هذه المقالة من خلال تحليل مسارات التطوير لأربعة مشاريع هي Filecoin وArweave وWalrus وShelby، بمناقشة تحول السرد الخاص باللامركزية في التخزين، ومحاولة الإجابة على هذا السؤال: ما مدى بُعد طريق انتشار التخزين اللامركزي؟

فيلكوين: التخزين مجرد مظهر، والتعدين هو الجوهر

Filecoin هو واحد من العملات البديلة التي ظهرت في وقت مبكر، وتدور اتجاهات تطويره حول اللامركزية. هذه سمة شائعة بين العملات البديلة المبكرة - البحث عن معنى اللامركزية في مجالات تقليدية متنوعة. Filecoin ليست استثناءً، حيث تربط التخزين باللامركزية، مشيرة إلى مشاكل الثقة لدى مقدمي خدمات التخزين المركزي. وبالتالي، فإن هدف Filecoin هو تحويل التخزين المركزي إلى تخزين لامركزي. ومع ذلك، فإن بعض الجوانب التي تم التضحية بها في عملية تحقيق اللامركزية أصبحت بالفعل نقاط الألم التي حاولت لاحقًا مشاريع مثل Arweave أو Walrus حلها. لفهم لماذا Filecoin هو في الواقع مجرد عملة تعدين، من الضروري فهم القيود الموضوعية لتقنيته الأساسية IPFS التي تجعلها غير مناسبة للتعامل مع البيانات الساخنة.

IPFS:اللامركزية架构的传输瓶颈

نظام الملفات بين الكواكب IPFS( تم إطلاقه في حوالي عام 2015، ويهدف إلى إحداث ثورة في بروتوكول HTTP التقليدي من خلال العنوانة بناءً على المحتوى. العيب الأكبر في IPFS هو بطء سرعة الوصول. في عصر يمكن لمزودي خدمات البيانات التقليديين الوصول إلى استجابة في حدود المللي ثانية، لا يزال الحصول على ملف عبر IPFS يستغرق أكثر من عشر ثوانٍ، مما يجعل من الصعب تبنيه في التطبيقات العملية، كما يفسر لماذا نادراً ما يتم استخدامه في الصناعات التقليدية باستثناء عدد قليل من مشاريع blockchain.

بروتوكول P2P في قاعدة IPFS مناسب بشكل رئيسي لـ"البيانات الباردة"، وهي المحتويات الثابتة التي لا تتغير كثيرًا، مثل الفيديوهات والصور والمستندات. ومع ذلك، عند التعامل مع البيانات الساخنة، مثل صفحات الويب الديناميكية، والألعاب عبر الإنترنت، أو تطبيقات الذكاء الاصطناعي، لا يظهر بروتوكول P2P مزايا واضحة مقارنة بشبكات CDN التقليدية.

على الرغم من أن IPFS نفسه ليس بلوكشين، إلا أن مفهوم التصميم الذي يعتمد على الرسم البياني الدائري الموجه )DAG( يتوافق بشكل كبير مع العديد من سلاسل الكتل العامة وبروتوكولات Web3، مما يجعله مناسبًا بطبيعته كإطار بناء أساسي للبلوكشين. لذلك، حتى لو لم يكن لديه قيمة عملية، فإنه كإطار أساسي يحمل سرد البلوكشين يكفي، حيث كانت المشاريع المبكرة تحتاج فقط إلى إطار يمكن تشغيله لبدء الرحلة إلى النجوم والبحار. ولكن عندما تطور Filecoin إلى مرحلة معينة، بدأت العيوب الكبيرة التي جلبها IPFS تعيق تقدمه.

) منطق العملات المعدنية تحت غلاف التخزين

تم تصميم IPFS بحيث يتمكن المستخدمون من تخزين البيانات وأيضًا أن يكونوا جزءًا من شبكة التخزين. ومع ذلك، في غياب الحوافز الاقتصادية، يصعب على المستخدمين استخدام هذا النظام طواعية، ناهيك عن أن يصبحوا نقاط تخزين نشطة. وهذا يعني أن معظم المستخدمين سيقومون فقط بتخزين الملفات على IPFS، لكنهم لن يساهموا بمساحة التخزين الخاصة بهم، ولن يخزنوا ملفات الآخرين. وفي هذا السياق، ظهرت Filecoin.

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

هذا النموذج يحتوي على مساحة محتملة للغش. قد يقوم عمال التعدين بتخزين البيانات بإضافة بيانات غير مفيدة بعد تقديم مساحة التخزين للحصول على المكافآت. نظرًا لأن هذه البيانات غير المفيدة لن يتم استرجاعها، حتى لو فقدت، فلن يتم تفعيل آلية العقوبات ضد عمال التعدين. وهذا يمكّن عمال التعدين من حذف البيانات غير المفيدة وتكرار هذه العملية. يمكن أن يضمن توافق إثبات النسخ في Filecoin أن بيانات المستخدم لم يتم حذفها بشكل غير قانوني، لكنه لا يستطيع منع عمال التعدين من ملء البيانات غير المفيدة.

يعتمد تشغيل Filecoin إلى حد كبير على استثمارات المعدنين المستمرة في اقتصاد الرموز، بدلاً من اعتماده على الطلب الحقيقي من المستخدمين النهائيين على التخزين الموزع. على الرغم من أن المشروع لا يزال يتطور، إلا أن بناء النظام البيئي لـ Filecoin في هذه المرحلة يتناسب أكثر مع تعريف "منطق المعدنين" بدلاً من "مشروع التخزين المدفوع بالتطبيقات".

Arweave: تأسست على الطويل الأجل، فشلت في الطويل الأجل

إذا كان الهدف التصميمي لـ Filecoin هو بناء "سحابة بيانات" لامركزية قابلة للتحفيز وقابلة للإثبات، فإن Arweave تتجه في اتجاه متطرف آخر في التخزين: توفير القدرة على التخزين الدائم للبيانات. لا تحاول Arweave بناء منصة حوسبة موزعة، بل إن نظامها بالكامل يدور حول فرضية مركزية - يجب تخزين البيانات المهمة مرة واحدة فقط، وأن تبقى دائماً في الشبكة. هذه الروح المتطرفة من طويل الأجل تجعل Arweave مختلفة تماماً عن Filecoin من حيث الآليات ونماذج التحفيز ومتطلبات الأجهزة والزوايا السردية.

تحاول Arweave استخدام البيتكوين كموضوع للدراسة، وتسعى لتحسين شبكة التخزين الدائم الخاصة بها باستمرار على مدى فترات طويلة، تقاس بالسنوات. لا تهتم Arweave بالتسويق، ولا بالخصوم أو الاتجاهات في السوق. إنها فقط تمضي قدمًا في طريق تكرار هيكل الشبكة، حتى لو لم يهتم بها أحد، لأنها جوهر فريق تطوير Arweave:长期主义. بفضل长期主义، كانت Arweave تحظى بشعبية كبيرة خلال السوق الصاعدة السابقة؛ وأيضًا بسبب长期主义، حتى لو انخفضت إلى القاع، قد تتمكن Arweave من الصمود في عدة جولات من السوق الصاعدة والهابطة. لكن هل سيكون هناك مكان لـ Arweave في مستقبل التخزين اللامركزي؟ يمكن إثبات قيمة التخزين الدائم فقط من خلال الوقت.

منذ الإصدار 1.5 من شبكة Arweave الرئيسية حتى الإصدار 2.9 الأخير، على الرغم من فقدانها لحرارة المناقشات في السوق، إلا أنها كانت تعمل بجد لجعل مجموعة واسعة من المعدنين يشاركون في الشبكة بأقل تكلفة ممكنة، وتحفيز المعدنين لتخزين البيانات إلى أقصى حد، مما يعزز بشكل مستمر متانة الشبكة بأكملها. تدرك Arweave تمامًا أنها لا تتوافق مع تفضيلات السوق، لذا اتخذت مسارًا محافظًا، ولم تحتضن مجتمعات المعدنين، مما أدى إلى توقف النظام البيئي بالكامل، مع تحديث الشبكة الرئيسية بأقل تكلفة ممكنة، مع العمل على تقليل عتبة الأجهزة دون المساس بأمان الشبكة.

مراجعة طريق الترقية من 1.5-2.9

أدى إصدار Arweave 1.5 إلى الكشف عن ثغرة يمكن للمعدنين الاعتماد فيها على تجميع GPU بدلاً من التخزين الفعلي لتحسين فرص استخراج الكتل. للحد من هذه الظاهرة، تم إدخال خوارزمية RandomX في الإصدار 1.7، والتي تقيد استخدام القوى الحاسوبية المتخصصة، وتتطلب بدلاً من ذلك مشاركة معالجات CPU العامة في التعدين، مما يقلل من مركزية القوى الحاسوبية.

في الإصدار 2.0، اعتمد Arweave SPoA، مما حول إثبات البيانات إلى هيكل مسار ميركل الشامل، وأدخل معاملات التنسيق 2 لتقليل عبء التزامن. لقد خفف هذا الهيكل الضغط على عرض النطاق الترددي للشبكة، مما عزز بشكل ملحوظ قدرة التعاون بين العقد. ومع ذلك، لا يزال بإمكان بعض عمال المناجم تجنب مسؤولية حيازة البيانات الحقيقية من خلال استراتيجيات تجمع التخزين المركزية عالية السرعة.

لتصحيح هذا التوجه، قدمت النسخة 2.4 آلية SPoRA، التي أدخلت فهرسًا عالميًا والوصول العشوائي ببطء إلى الهاش، مما يجعل المعدنين يجب أن يمتلكوا بالفعل كتل البيانات للمشاركة في عملية إنتاج الكتل الفعالة، مما يضعف تأثير تراكم القدرة الحاسوبية من الناحية الميكانيكية. وكانت النتيجة أن بدأ المعدنون في التركيز على سرعة الوصول إلى التخزين، مما ساهم في تطبيق أجهزة SSD وأجهزة القراءة والكتابة عالية السرعة. النسخة 2.6 أدخلت سلسلة الهاش للتحكم في إيقاع إنتاج الكتل، مما ساهم في تحقيق توازن في الفائدة الحدية للأجهزة عالية الأداء، وتوفير مساحة عادلة للمشاركة للمعدنين الصغار والمتوسطين.

الإصدارات اللاحقة تعزز من قدرة التعاون الشبكي وتنوع التخزين: 2.7 تضيف آلية التعدين التعاوني وآلية تجمعات التعدين، مما يعزز من قدرة المنافسة لدى عمال المناجم الصغار؛ 2.8 تقدم آلية التعبئة المركبة، مما يسمح للأجهزة ذات السعة الكبيرة والبطيئة بالمشاركة بشكل مرن؛ 2.9 تقدم عملية تعبئة جديدة بصيغة replica_2_9، مما يزيد بشكل كبير من الكفاءة ويقلل من الاعتماد على الحوسبة، ويكمل حلقة النموذج القائم على البيانات في التعدين.

بشكل عام، يظهر مسار ترقية Arweave بوضوح استراتيجيتها طويلة الأجل المعتمدة على التخزين: مع مقاومة مستمرة لتوجه تركيز القدرة الحاسوبية، يتم خفض عتبة المشاركة باستمرار، مما يضمن إمكانية تشغيل البروتوكول على المدى الطويل.

Walrus: هل احتضان البيانات الساخنة هو مجرد ضجة أم يحتوي على أسرار؟

فكرة تصميم Walrus تختلف تمامًا عن Filecoin و Arweave. نقطة انطلاق Filecoin هي بناء نظام تخزين يمكن التحقق منه اللامركزي، بتكلفة تخزين البيانات الباردة؛ نقطة انطلاق Arweave هي إنشاء مكتبة الإسكندرية على السلسلة التي يمكنها تخزين البيانات بشكل دائم، بتكلفة قلة السيناريوهات؛ نقطة انطلاق Walrus هي تحسين تكلفة تخزين البيانات الساخنة.

تعديل شفرة التصحيح: ابتكار التكاليف أم زجاجة جديدة لنفس النبيذ؟

فيما يتعلق بتصميم تكاليف التخزين، تعتقد Walrus أن نفقات التخزين لملف كوين و Arweave غير معقولة، حيث يعتمد كلاهما على هيكل النسخ الكامل، وتتمثل الميزة الرئيسية لهما في أن كل عقدة تحتفظ بنسخة كاملة، مما يوفر قدرة تحمل قوية واستقلالية بين العقد. يمكن لهذا الهيكل أن يضمن أنه حتى إذا كانت بعض العقد غير متصلة، سيظل الشبكة تحتفظ بتوافر البيانات. ومع ذلك، فإن هذا يعني أيضًا أن النظام يحتاج إلى نسخ احتياطي متعدد للحفاظ على القوة، مما يؤدي إلى زيادة تكاليف التخزين. خصوصًا في تصميم Arweave، فإن آلية الإجماع تشجع في حد ذاتها على تخزين النسخ الاحتياطي للعقد، لتعزيز أمان البيانات. بالمقارنة، فإن ملف كوين أكثر مرونة في التحكم في التكاليف، لكن الثمن هو أن بعض التخزين منخفض التكلفة قد يحمل مخاطر أعلى لفقدان البيانات. تحاول Walrus العثور على توازن بين الاثنين، حيث يعمل آليتها على التحكم في تكاليف النسخ الاحتياطي بينما تعزز القابلية للاستخدام من خلال أسلوب النسخ الاحتياطي الهيكلي، وبالتالي تنشئ مسارًا جديدًا للتسوية بين توافر البيانات وكفاءة التكلفة.

تقنية Redstuff التي أنشأتها Walrus هي التقنية الرئيسية لتقليل تكرار العقد، وهي مستمدة من ترميز Reed-Solomon ### RS (. يعد ترميز RS خوارزمية تقليدية جدًا لترميز الحذف، حيث تسمح خوارزمية الحذف بإضافة مقاطع زائدة ) erasure code ( لمضاعفة مجموعة البيانات، ويمكن استخدامها لإعادة 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 ميغا بايت، ثم "توسيعها" إلى 2 ميغا بايت، حيث تكون 1 ميغا بايت الإضافية هي بيانات خاصة تُعرف برموز التصحيح. إذا فقدت أي بايتات في الكتلة، يمكن للمستخدم استعادة هذه البايتات بسهولة باستخدام الرموز. حتى إذا فقدت كتلة تصل إلى 1 ميغا بايت، يمكنك استعادة الكتلة بالكامل. نفس التقنية تسمح لأجهزة الكمبيوتر بقراءة جميع البيانات الموجودة في قرص CD-ROM، حتى لو كان تالفًا.

أكثر ما يستخدم حالياً هو ترميز RS. طريقة التنفيذ هي، بدءاً من k كتلة معلومات، بناء متعددة الحدود ذات صلة، وتقييمها عند إحداثيات x المختلفة للحصول على كتل الترميز. باستخدام ترميز RS، فإن احتمال فقدان كتل كبيرة من البيانات عن طريق العينة العشوائية صغير جداً.

ما هي الميزة الرئيسية لـ RedStuff؟ من خلال تحسين خوارزمية الترميز التصحيحي، يمكن لـ Walrus ترميز كتل البيانات غير الهيكلية بسرعة وموثوقية إلى شظايا أصغر، يتم تخزين هذه الشظايا بشكل موزع في شبكة من عقد التخزين. حتى في حالة فقدان ما يصل إلى ثلثي الشظايا، يمكن إعادة بناء الكتلة الأصلية بسرعة باستخدام شظايا جزئية. وهذا ممكن مع الحفاظ على عامل النسخ بين 4 إلى 5.

لذا، من المعقول تعريف Walrus كبروتوكول خفيف الوزن للتكرار والاسترداد مصمم حول مشهد اللامركزية. بالمقارنة مع الرموز التقليدية ) مثل Reed-Solomon (، لم تعد RedStuff تسعى لتحقيق التناسق الرياضي الصارم، بل قامت بتوازن واقعي بين توزيع البيانات، والتحقق من التخزين، وتكاليف الحساب. هذا النموذج يتخلى عن آلية فك التشفير الفورية المطلوبة لجدولة مركزية، وبدلاً من ذلك يعتمد على التحقق من Proof على السلسلة لمعرفة ما إذا كانت العقدة تحتوي على نسخ بيانات معينة، مما يتناسب مع هيكل الشبكة الأكثر ديناميكية وتهميشًا.

الجوهر التصميمي لـ RedStuff هو تقسيم البيانات إلى شريحتين رئيسيتين: الشريحة الرئيسية تُستخدم لاستعادة البيانات الأصلية، ويخضع إنشاؤها وتوزيعها لقيود صارمة، حيث يكون عتبة الاستعادة هي f+1، ويحتاج إلى توقيع 2f+1 كدليل على إمكانية الاستخدام؛ بينما الشريحة الثانوية من خلال