開啟鏈游技術架構新序章 — 基于Arweave打造純鏈上游戲_ARW

作者：webb文章來源：PemaDAO社區和WLabs聯合投稿前言：GameFi的繁榮及衰落

2021-2022鏈游市場經歷了高光時刻，我們看到了《AxieInfinity》單日收入超過《王者榮耀》、看到了《StepN》僅用四個月內達成30萬日活用戶，成為2022第一季度最火爆的加密應用、看到了用戶爭搶《Otherside》土地發售引發的天價gas費。越來越多的資本進入鏈游賽道，僅2022年第一季度的融資規模就超過2021年半年的規模，6-8月中鏈游更是成為融資規模最大的賽道。同時上億級別的融資越來越多，MetaApp完成1億美元C輪融資，DigiDaigaku母公司LimitBreak已通過兩輪融資籌集2億美元。

數據來自mymetadata.io但隨著5月份加密市場整體的下跌，大部分項目都不可避免的進入死亡螺旋，無論是用戶數量還是代幣價格都呈斷崖式下跌，AxieInfinity、StepN等明星項目也沒有幸免，鏈游市場一蹶不振。

數據來自footprint.networkGameFi市場經過一輪牛熊的洗禮，帶給了我們很多暢想的空間，也帶給了我們很多問題去思考，無論是從經濟模型上擺脫旁氏的束縛，還是從技術架構上完成去中心化的迭代，都有很大的探索空間。本文將從技術角度出發，探索鏈游的終極形態-“純鏈上游戲”是如何實現。一、鏈游的技術困局

可以說NFT和Play2Earn模式是引爆上一波GameFi牛市的導火索。通過區塊鏈和NFT可以賦予鏈游顛覆傳統游戲的特性：擁有權：通過鏈上NFT，玩家真正“擁有”他們的裝備，而不是屬于游戲運營商。開放的市場：玩家可以在市場中自由交易他們的游戲資產，這也誕生了玩家瘋狂追逐的Play2Earn模式。可組合性：玩家的裝備、物品可以穿越多個游戲進行使用，想象一下你在魔獸世界獲得的傳奇裝備可以在CSGO中使用的場景。Loot給我們做了很好的示范。故事聽起來很酷，但真實的情況并非如此：雖然游戲資產和NFT在玩家手中，但數值產出和保存卻在中心化的游戲服務器上，項目方可以隨意修改屬性，甚至關閉服務器，玩家手中的NFT實際上只是一紙空文。造成這種情況的技術原因有幾個：高昂的存儲成本：存儲是區塊鏈上的稀缺資源，以太坊為主的所有公鏈，實際上都屬于計算層，本質還是賬本，設計之初就不善于做大量存儲工作，項目方不可能將動輒數GB的游戲數據存儲到鏈上。高昂的計算成本：在鏈上進行計算要消耗gas費，玩家和項目方都無法承擔游戲服務中高昂的計算費用。無法忍受的響應時間：區塊鏈從發起交易到打包出塊要經歷漫長的等待過程，快則幾秒鐘，慢則幾分鐘。這對于游戲這種需要低延時、高頻交互的應用很不友好。所以現在鏈游的技術架構以“資產上鏈，鏈下執行”為主，這種模式僅完成了資產去中心化，但代幣的產生是在鏈下完成，通常在玩家交易前需要提取“提取”操作把游戲內的資產轉移到鏈上。游戲計算和交互大部分也在鏈下的游戲服務器內進行，這種模式的鏈游去中心化程度還很低。很多L2、游戲應用鏈著手解決計算成本問題，如Avax的subnet、專為游戲服務的IMX等，但都沒有從根本上解決存儲成本和響應時間問題。也有一些項目進行了純鏈上游戲的探索，如Lssac（一款基于starknet的純鏈上游戲)，但是lssac是輕量級數值游戲，可玩性不高，對于高頻交互、動輒10GB資源的3A游戲采用這種方式是不行的。區塊鏈底層基礎設施的瓶頸，造成了現有鏈游的技術困局，人們被“困在”傳統區塊鏈的套子中。如何才能破局呢？不妨跳出傳統區塊鏈，嘗試一個全新的視角—用“非典型”區塊鏈項目Arweave解決鏈游的技術困局！二、Arweave與SCP存儲共識范式

PoolTogether將于7月27日開啟OP獎勵活動:7月22日消息，無損彩票項目PoolTogether宣布在Optimism上線2周后，將向使用PoolTogether進行儲蓄的用戶發放45萬枚OP獎勵。第一階段將于北京時間7月27日01:00開始，為PoolTogetherOptimism存款者每周提供2.5萬枚OP獎勵。[2022/7/22 2:31:57]

大多數人對Arweave的了解開始于這波NFT的牛市，Arweave作為去中心存儲承載了大量NFT的圖片內容。人們喜歡把Arweave與Filecoin做比較，顯然大名鼎鼎的IPFS協議和Filecoin的熱度更高。但深入了解Arweave后你會發現:其實Arweave能做的遠不止存儲這么簡單！永久存儲與極簡的設計理念：經濟博弈

Arweave是一條為“永久存儲”數據服務的區塊鏈，通過獨特的共識機制和經濟博弈保證礦工對數據進行永久保存。Arweave的有一個理論基礎，就是每年存儲的成本都是按照30%左右速率下降，成本下降是一個收斂的曲線。那么進行兩百年或者更久遠的存儲收費將是一個常數。所以Arweave可以做到一次付費，永久存儲。IPFS是去中心存儲中最知名的項目，始于2014年，2015年全球發布，Filecoin作為IPFS的激勵層，直到2020年7月主網才上線。這么硬核的一只團隊都要開發如此之久，可見Filecoin的工程化難度之大。這源自于Filecoin使用了一套非常復雜的系統來保節點對數據的存儲，并且為此創建了兩個數據市場、兩套激勵機制、兩套定價機制。真的需要這么復雜嗎？Arweave的團隊選擇了截然不同的技術路線——極簡化的設計，利用經濟博弈保證礦工對區塊的存儲Arweave采用一種叫做Blockweave的結構。與傳統區塊鏈結構不同，Blockweave中的區塊除了指向上一個區塊外，還指向一個隨機的歷史區塊，稱之為回憶區塊

Blockweave結構基于Blockweave結構設計出SPoRA共識，在經典的PoW共識之上，礦工要想生成新的區塊，還需提供一個回憶區塊的存儲證明。回憶區塊的選擇是完全隨機的，這就激勵礦工去存儲更多的歷史區塊，來提高出塊的概率。特別是一個稀缺的歷史區塊，因為稀缺區塊的競爭壓力小，出塊的概率會更高。簡單的說礦工的出塊概率=擁有隨機回憶區塊的概率*第一個找到hash的概率在Arweave中礦工不需要對所有區塊進行下載，但獨特的設計激勵了礦工去多存儲數據,并且存儲稀有的數據,實現了數據的永久存儲。殺手锏：SCP存儲共識范式

北京青年報：印象北京城市系列NFT將在1月21日中午12點開啟空投:1月17日消息，印象北京城市系列 NFT 將在 1 月 21 日中午 12 點在北京開啟進行限定空投。這套數字藏品的主角是以北京的長城和故宮為代表的六大傳統建筑地標，每個建筑地標發售 2100 份，集齊 6 份藏品，即可獲得一張隱藏款故宮全貌。（北京青年報）[2022/1/17 8:55:05]

除了永久存儲之外，Arweave的簡潔設計還使之具備承載計算層的能力。這也使得Arweave有潛力成為Web3中最重要的基礎設施。Arweave上運行的dapp采用SCP模式，即Storage-basedConsensusParadigm，基于存儲的共識范式。dapp并不直接運行在Arweave上，Arweave只存儲用戶發送的交易指令，而計算在上層進行，這些計算層就像Arweave上的L2。在L2中將用戶所有的輸入從Arweave上下載并且按順序執行，就得到了最終的計算結果。更進一步的，如果將程序運行的源代碼也上傳到Arweave，那么任何客戶端都可以基于源代碼和輸入執行出最終結果，并且都是一致的，無需信任的。我們把這種模式形容為圖靈機紙帶。

通過SCP構建應用給了開發者極高的自由度。開發者可以使用熟悉的任何語言，無論是Java、Solidity、Python，只要獲得標準化的輸入，都可以構建出同樣的結果。一個很酷例子就是前端應用，我們把靜態前端頁面存儲到Arweave上，通過瀏覽器即可直接打開運行，例如Uniswap已經將歷史頁面放到Arweave上，用戶可以通過地址直接訪問歷史版本的Uniswap網站，并且整個過程都是可信的，前端頁面即是即是合約！到此鏈游困局的三個難題都解開了：存儲成本：基于Arweave的永久存儲非常便宜，目前存儲1GB的數據只需要3美元左右，可以說在Arweave上存儲應用的成本比租借AWS服務器更便宜。計算成本：SCP的模式中，Arweave并不負責計算，計算是每個應用服務自己進行，所以根本沒有計算成本問題！響應時間：用戶直接訪問的是應用層服務，由于計算層是應用服務自己負責，所以響應時間可以做到和傳統web服務一樣。三、基于SCP的游戲架構

Kava接入幣安智能鏈生態 流動性挖礦將逐步開啟:跨鏈DeFi協議Kava宣布接入幣安智能鏈BSC生態，將其原生資產USDX、KAVA和HARD部署至幣安智能鏈的DeFi應用中使用，后續流動性挖礦將逐步開啟。[2020/10/22]

服務架構：每個游戲服務都是一個L2

基于SCP的游戲服務架構基于Arweave的游戲架構中，游戲服務類似Arweave上的一個L2層，負責接收、執行玩家的指令，并將這些指令有序的上傳到Arweave上。指令序列一旦打包到Arweave上就具備了不可篡改性，在任何時候都可以基于這些序列構建出游戲最終狀態。這種模式下，客戶端只負責記錄操作并發送到游戲服務，并不執行任何計算；游戲服務收集玩家操作并進行排序然后執行，并且把執行結果發送給客戶端。我們把客戶端類比成“視頻播放器”，只要將服務器返回的結果表現出來即可。比如玩家跑、跳、攻擊操作序列發送到游戲服務器，服務器計算出玩家到了什么位置，對怪物造成了多少傷害，再廣播給視野內的所有客戶端，客戶端同步執行這個序列，這樣所有在線玩家都達到了同步狀態。在理想情況下，游戲服務也是一組去中心化的節點，交易驗證、交易排序、執行都經過共識，這樣比單一節點可信度和安全性都要高。缺點是在計算和響應速度上肯定比不上單節點服務。這種類型的架構適合實時性要求不是很高的游戲，比如回合制游戲、卡牌游戲、經營類游戲、劇情類游戲等。P2P與幀同步技術的應用

對于實時性要求高的游戲，例如MOBA游戲、ACT游戲、FPS游戲等類型的游戲，可以把高實時性需求拆分到上層執行并快速返回結果，同時將操作序列上傳游戲服務器進行驗證，最終結果以游戲服務為準，操作序列由服務器進行上鏈。

高實時性、低實時性計算分離1.P2P技術的應用

高實時性游戲通常會有“開房間”操作，例如王者榮耀和吃雞，每局游戲匹配一定數量的玩家，并在游戲中進行局部交互。我們可以這種游戲中的高頻操作和低頻操作分開。當幾個玩家進入一局游戲，將這些玩家用P2P網絡直接連接，進行實時高速通信，玩家客戶端之間同步操作序列并進行計算，操作序列只要在參與玩家之間共識即可。同時這些玩家的操作序列會發送到游戲服務上，游戲服務進行執行并進行結果校驗，最終結果以游戲服務為準。發現玩家作弊或者執行錯誤時，將正確序列發送到客戶端，客戶端可以重放操作并糾正結果。這些操作就要求所有客戶端和游戲服務具有相同的時間標尺，這就用到了傳統游戲的幀同步技術。2.幀同步技術的應用

OKEx開啟SUN/USDT、SUN/ETH交易，開盤漲幅90%:據官方消息，OKEx已于9月11日12:50（HKT）開啟SUN/USDT、SUN/ETH交易。SUN開盤價20美元，最高漲幅90%，現報34.9美元。9月14日 17:00 (HKT)，OKEx 將正式開啟SUN的提現服務。

據了解，太陽幣SUN是一個專注于波場DeFi建設的社會實驗，其定位是波場的比特幣，零VC投資，零私募投資，零預挖，零團隊預留，完全依靠社區與開源的智能合約，發行總量為19900730枚。[2020/9/11]

幀同步是在游戲中應用很廣泛的技術，用于MOBA、射擊這類需要強實時性游戲中。基本原理就是相同輸入+相同的時機=相同的結果。這和SCP范式非常的相似，具有很好的融合性。相同輸入問題已經由Arweave解決，我們在游戲中還需解決相同時機問題。

首先服務器向各個客戶端下發時間種子，保證客戶端時間與服務器保持一致。客戶端和服務器把時間切分成相同時間片，一個時間片叫做一幀。粒度可能是每秒50幀、每秒80幀，每秒切分的幀數越多控制越精細，但由于人的反應速度有限，所以沒必要進行太細粒度切分。客戶端把玩家的操作填充到某一幀中發送到游戲服務，服務器根據各個客戶端發送的操作序列進行計算，最終獲得狀態結果。在鏈游中我們也可以使用幀同步技術，先由服務器將時間同步到各個客戶端，客戶端在P2P的網絡內廣播格子操作序列，并同步給服務器，最終各個客戶端和服務器計算出的狀態結果應該是一致的，服務器也會把這個序列同步到Arweave上。當出現分歧時以服務器計算結果為準，進行修正。這種指令占用的空間非常小，不會花費太多的存儲費用。Arweave每一個交易都沒有最大的限制，一個交易可以存1KB也可以存1GB甚至10GB。現在很多AR的交易一筆交易就是2GB，也就說可以處理2000萬條指令。NFT與代幣發行

鏈游發行NFT和代幣已經成為標配，雖然Arweave上已經有PST代幣標準和NFT發行能力，但由于Arweave不具備以太坊一樣的計算能力，所以需要在游戲服務內進行代幣發行、結算、交易等。之前提到Arweave上每個游戲都以L2的方式運行，如果每個游戲都在自己的L2上進行NFT和代幣的創建會有一些問題：重復造輪子：每個游戲項目都要維護相同的功能，例如NFT、代幣的發行及交易邏輯。降低可組合性：每個游戲實現方式不同，很難相互兼容。增大安全風險：除了游戲外，游戲項目組還要維護代幣、NFT發行、交易的代碼，這部分代碼如何處理不好會使用戶損失資產。所以我們希望有一個專業的L2，負責NFT、代幣的發行與交易，以降低游戲開發成本、提高安全性、帶給用戶更好更統一的交易體驗。整個架構就變成了下面的樣子：

網易星球將開啟黑鉆拍賣功能:網易星球客戶端首頁現已添加了“黑鉆競拍”功能，不過目前該功能還未正式上線，網易星球表示3月中旬不見不散。網易星球在上線之后吸引了大量用戶，這種競拍功能的上線可能會給予黑鉆這種加密貨幣一種流通屬性。[2018/3/7]

NFTL2和GameL2架構圖NFTL2集成NFT發行、token發行、轉賬、交易等功能。游戲開發商只需要訪問NFTL2提供的接口，就可以快速構建出去中心經濟系統，對于NFT發行、token發行這種基礎操作委托給NFTL2執行。這樣游戲開發商可以更專注于游戲玩法開發、經濟模型設計等差異化的游戲功能。天然的跨鏈屬性

基于Arweave的這種模式還帶給了我們一大好處—資產跨鏈。Arweave用于存儲共識數據，所有存儲的AR上的數據我們都可以認為是可信的、不可篡改的，因此Arweave上發行的token、NFT可以無需信任的轉移到其他公鏈。只需要把各個鏈上的地址映射到NFTL2上，NFTL2可以無差別對待所有其他鏈的地址，在轉賬過程中可以直接將以太坊地址資產發送到Solana地址上，只在Arweave上生成一條記錄即可。例如在everPay(基于Arweave的SCP范式錢包應用https://everpay.io/)上進行一筆跨鏈轉賬：

上圖將以太坊地址的usdc發送到Arweave地址上，并且無需手續費。這種設計還方便構建NFT交易所等上層設施，NFTL2將作為Arweave生態中Gamefi基礎設施賦能游戲服務。游戲存儲與更新

Arweave上的存儲價格非常便宜，目前存儲1GB的數據只需要3美元左右，我們完全可以將所有的游戲內容都放到鏈上，包括游戲資源、執行程序、配置文件等。如同現有的web2游戲一樣，玩家在進行游戲前先下載游戲內容。對于大型游戲和web游戲，可以先下載部分資源，并根據游戲內容實時下載其他資源。這需要在玩家與Arweave節點之間建立一條高速的數據加載通道，在傳統web2中這一工作由CDN完成。當然在Arweave生態中，也需要這樣的緩存層幫助用戶快速拉取數據，緩存層可以直接將Arweave內容緩存在本地，并為用戶提供高速下載通道，或者將數據拉取到離用戶最近的Arweave節點進行存儲。同樣的道理，游戲的更新內容也放到Arweave上待用戶拉取即可。總結

現有鏈游的技術架構以“資產上鏈，鏈下執行”為主，這種模式僅完成了資產去中心化，去中心化程度很低，玩家手中的資產只是一紙空文，項目方仍可隨意修改數值。造成這種情況的技術原因有三個：高昂的存儲成本、高昂的計算成本、無法忍受的響應時間。利用Arweave構建的純鏈上游戲，可以很好的解決上述的問題。Arweave上的應用基于SCP存儲共識范式，就像圖靈機紙帶，Arweave上只記錄游戲輸入輸出，計算交給應用層處理，所以沒有計算成本問題和響應時間問題。幀同步技術和這種模式有天然的兼容性，可以在游戲中應用。這種模式中每個游戲服務都是一個Arweave的L2層。需要一個專用的NFTL2層作為基礎設施，為各個游戲提供NFT發行、代幣發行、資產交易等經濟功能。寫在最后

我們相信游戲將會是Web3中一塊重要的拼圖，完全去中心的純鏈上游戲將是鏈游發展的終極形態。現在的鏈游還處于非常初級階段，在技術和模式上還有很長的路需要走，需要我們不斷的探索、創新，無論是經濟模型還是技術架構。基于Arweave和SCP存儲共識范式已經給我們打開了新世界的大門，一場底層技術的變革已經悄然發生，它們的表演才剛剛開始！參考資料：《傳統游戲進軍鏈游GameFi的探索之路》CoinMarketCapxFootprintAnalytics:2022年GameFi行業報告Arweave的潛力是復興亞歷山大圖書館，而非Filecoin替代品ForesightVentures：讀懂Arweave，Web3.0的關鍵基礎設施鏈上怎么跑游戲程序關于PermaDAO加入PermaDAO，一起做BuidlereverFinance是專注于為Web3提供基礎設施的科技公司，以支持10億用戶進入Web3網絡作為愿景，采用全新存儲共識范式，探索提高用戶體驗，降低開發?檻，增強網絡性能的全新WEB3開發范式。PermaDAO是由everFinance發起的共建者社區。所以參與的人都能在這里找到自己的角色來貢獻Arweave生態，任何關于Arweave的提案與任務都可以發布于此，并得到整個社區的支持與回饋。加入PermaDAO，建設Web3！關于WLabsWLabs是一家成立在新加坡，專注于鏈游垂直賽道的機構，目前以原創內容輸出為核心，同時提供鏈游項目的研究分析、模型建立、運營咨詢等服務。WGGDAO社區由WLabs孵化的第一個產品，是聚合了鏈游真實玩家的DAO社區，可以讓創作者和玩家互通互聯。Linktree:https://linktr.ee/wlabs該文章僅作為觀點陳述，不作為任何投資建議。

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