研究 | 分布式存儲——千億存儲市場的藍海大戰_OIN

作者：Tony

來源：IPFS原力區

6月10日，Filecoin官方發布測試網獎勵計劃；6月19日，測試網重置；7月初，開啟400萬枚Filecoin爭霸賽，全球礦工將通過儲存量排名來搶奪Filecoin第一批獎勵。

在瓜分價值3.44億元的Filecoin歡騰之際，我們也需要了解去中心化、中心化存儲的局勢。

全球數據增長率，來源：世界經濟論壇-VisualCapitalist，2019-06

隨著互聯網時代的快速發展，各行業逐步全面走向數字化，未來可見，處理數據的方式越來越捉襟見肘。到2020年，全世界的數據量預計達到44ZB。預計2025年，全球每天會有463EB的數據產生，相當于每天產出約2.1億張DVD碟。

目前解決數據存儲迫在眉睫，存儲能否承載大數據爆發增長？是否存在更好的解決方案？

一、全球云存儲市場規模：云存儲需求并不滿足數據增長

2020-2027全球云存儲市場趨勢預測，來源：DataBridge，2020-03

隨著技術普及化、新冠肺炎大流行、移動遠程工作和視頻會議正在加速轉向云端，云服務存儲的便利會逐步泛民化，企業越來越多地將云存儲視為高效協作的一種手段。

從2020-2027全球云存儲市場趨勢預測(圖二)可知，預測2027年云存儲市場預計將達到272.20億美元，云存儲市場復合增長率為24.41％。與全球數據增長對比，2020-2025年數據復合增長率約275%。因為數據未來會劇增，目前預測云存儲規模增長遠遠不夠滿足全球用戶需求，僅限于一些企業級服務。

美國財政服務局研究將區塊鏈用于補助金支付:金色財經報道，根據周一的公告，美國財政服務局將在新項目“區塊鏈用于補助金”中繼續研究區塊鏈技術，延續了一項始于2017年的工作。新計劃將運行六個月，重點關注通過區塊鏈支付補助金的法律問題。該局三年前開始研究分布式分類賬技術，當時啟動了一個區塊鏈試點項目以跟蹤計算機和手機等辦公工具。其還承諾同時探索區塊鏈的其他用例。[2020/9/24]

除此之外，目前云存儲服務還存在很多中心化本身的問題：修復能力不夠；服務器不穩定；數據隱私安全等。

尤其，頻頻信息泄露事件讓用戶信息無處可藏，數據隱私安全成為了云存儲最迫在眉睫的困難。

近期中心化存儲潛在安全隱患事例，來源：IPFS原力區，2020-06

特別是在公共云的服務器上存儲，安全漏洞的可能性很高。該隱患會大大抑制了云存儲的增長勢頭。即便大多數云提供商都提供保障，但是承諾有限的安全性。

與此同時，IPFS早期布道者胡飛瞳也就此曾發布過觀點：“在中心化數據存儲的世界里，用戶不僅為數據存儲付費，而且還得不到很好的數據保護，這一現象必須改變。通過去中心化，用戶可以自己管理自己的數據，加密存儲，授權訪問，安全備份等等特性的實現將大大加強用戶的隱私，也能增強數據的長期保存，同時，有望通過共享的模式大大降低費用。這是數據存儲發展的必然方向。”

假如我們使用去中心化存儲會怎么樣？以下看看兩者的對比。

二、中心化存儲VS分去中心化存儲？

中心化存儲

中心化存儲可以簡單理解為現有的通用云存儲，是一個以數據的存儲和管理為核心的云計算系統。換言之，云存儲就是將儲存資源分享到同一處存儲空間，使用者可以隨時隨地通過任意可連網的設備訪問該空間。我們平時用的中心化存儲就有icloud、百度云盤、GoogleCloud等。

動態 | 研究報告：閃電網絡路由在經濟上不合理:金色財經報道，11月21日，匈牙利和計算機科學與控制研究所的研究人員發表了一份對閃電網絡（LN）的重要研究報告，該協議旨在修正BTC的可擴展性問題。研究人員的模擬結果表明，閃電網絡“對目前將網絡連接在一起的大多數大型路由節點來說，在經濟上是不合理的。”研究人員使用了僅依賴于LN框架的公共可用數據（例如容量和網絡結構）的模擬器。模擬還根據假設生成事務，研究人員試圖根據“LN節點所有者”提供的信息驗證這些假設。研究結果顯示，源自交易費用的數據表明LN基礎設施“在經濟上不合理”。[2019/11/29]

中心化存儲工作原理，來源：IPFS原力區，2020-06

去中心化存儲

去中心化存儲是一種通過分布式存儲技術將文件或文件集分片加密存儲在供應方提供的存儲空間上，點對點的提供存儲或接受存儲的服務形式，不過度限制于某一中心存儲，該供應商可以是普羅大眾。其主要特性是保障數據安全性、更高效、低成本、網絡更為穩定等，類似的存儲項目有IPFS、Sia、Storj、Arweave等。

去中心化存儲工作原理，來源：IPFS原力區，2020-06

然而，去中心化存儲有何優勢？

去中心化存儲：數據丟失隱患？不存在的

360云盤關閉事件，來源：百度百科，2020-06

動態 | 幣安正研究“新錢包”技術 以支持烏干達當地人隨時收發數字貨幣:據鏈得得消息，幣安慈善利用區塊鏈技術、加密數字錢包的方式，在烏干達地區開展慈善救助。截至目前，幣安慈善已經在烏干達為10所學校約3700名師生提供免費午餐。[2019/5/31]

現階段，中心化存儲服務與公司經營管理掛鉤，就是用戶的數據能否繼續存儲與否取決于公司的服務周期，一旦存儲公司陷入困境，用戶需要更換存儲服務商，這會導致用戶在使用上的不便利。360云盤關閉也是當時轟動一時的公共事件，截至2016年，還存在很多用戶數據無法下載回來的問題。

因為去中心化存儲具備區塊鏈特質，可以彌補過度中心化缺陷。其存儲網絡的拓撲結構可以是P2P網絡，可以是用戶，也可以是存在幾個聯盟的中介服務商或運營商的去中心化網絡，拋開了單一或寡頭中心化存儲服務商經營風險。

最早的NapsterP2P拓撲結構，來源：intsci.ac.cn，2020-06

去中心化存儲價格優勢也甚為明顯，便于集群化上線后快速搶占存儲市場，豐富存儲生態。

未來集群化的去中心化存儲企業規模落地、完善服務的多樣性后，直接沖擊傳統云存儲服務，大大降低用戶存儲成本。

數據不安全，何以安天下

IPFS上數據存儲流程圖，來源：IPFS原力區，2020-06

IPFS運作原理圖，來源：coincentral.com，2018-02

聲音 | 麻省理工研究人員：區塊鏈無法解決所有問題 但可能改善信任問題:據Coindesk報道，麻省理工學院數字貨幣計劃區塊鏈研究高級顧問Michael J. Casey表示，區塊鏈無法解決所有問題，但確實有可能改善社會經濟架構中的一個重要信任問題，就好像電子表格和企業軟件解決方案并未解決企業數據管理的所有問題，但確實改善了它們。我們希望改進的特定信任層最重要的是分類帳這方面。任何有效的區塊鏈解決方案的結果應該是加強我們對彼此的集體信任，而不是削弱它。[2018/10/1]

星際文件系統IPFS誕生于2014年，是一個旨在創建持久且分布式存儲和共享文件的網絡傳輸協議，它是一種內容可尋址的對等超媒體分發協議。簡而言之，

用戶通過發布訂單尋找合適的存儲礦工，數據加密后，并將分割后的數據發送給存儲礦工存儲，數據加密以及隨機性的數據包存儲，大大保障了數據的安全性

。用戶可以將本地文件添加到IPFS文件系統，然后被自動加載到網絡，使其可供全世界使用。而Filecoin是該項目的激勵層，主要是為了激勵IPFS網絡上的數據存儲而創建的，充當價值交換的媒介。

全球網絡節點共護網絡穩定

去中心化存儲網絡與HTTP網絡服務性質差異有體現在長時間的存儲服務，不同于HTTP網絡的宕機、主網存儲損壞等，因此該網絡需要礦工長時間穩定工作參與挖礦維持網絡的穩定，礦工不可能隨時出入，同時Filecoin和Sia采用抵押機制，一旦掉線會導致礦工抵押的token被沒收，這就導致家庭存儲硬件在運維、安全、穩定等角度都難以達到參與挖礦或者維護網絡的要求，需要專業化的存儲服務商提供24小時不斷網斷電，集群化規模，大大提高用戶的存儲服務。

三、引爆去中心化存儲領域，哪些明星項目未來可期？

“自由撮合”存儲：Filecoin/IPFS

ProtocolLabs是一家專注于網絡協議和軟件系統的加州研發實驗室，于2014年推出星際文件系統(IPFS)，2017年IPFS團隊宣布成立Filecoin。

英國政府宣布新的數字貨幣的研究工作:據路透社消息，英國下級財政部長John Glen周一表示，英國政府和監管機構將詳細研究比特幣等數字貨幣的潛在風險。John Glen告訴Innovate Finance，“在即將實施的金融技術戰略中，政府將與金融行為管理局和英格蘭銀行進一步合作，更詳細地考慮這些問題。”路透社表示英國仍不會制定非常嚴格的制度來限制數字貨幣的發展，因為其仍希望繼續數字貨幣會成為關鍵的金融技術或未來金融的中心。[2018/3/20]

其中，IPFS旨在挑戰現有的超文本傳輸協議(HTTP)并支持Filecoin數據存儲平臺，IPFS其屬于協議層；其“激勵層”Filecoin項目在2017年1CO并在首次受監管的代幣銷售中進行，剛剛推出就籌集了2.57億美元的創紀錄高額投資，成為2017年最大的1CO。

Filecoin/IPFS，來源：timetocoin.com，2018-09

Filecoin該項目特點是使用存儲證明協議，該協議包括復制證明和時空證明，以確保數據主機真正存儲智能合約中承諾的數據量。

Filecoin的“自由撮合”：任何用戶都可以基于其提供的存儲容量，可以成為Filecoin的礦工，并通過其提供的有效存儲來獲得市場訂單。根據Filecoin開發人員設置的市場價格，市場也會依據存儲空間、市場訂單情況等來確定價格。存儲服務采購商通過Filecoin交換機上發出數據存儲訂單后，存儲主機向采購商提供報價，服務提供商競價投標，并以最低價格獲撮合訂單，創造了一個“自由撮合”市場。

Filecoin主要是改變了中心化的存儲服務形式，其經濟形式與亞當·斯密提出的自由經濟理論相似，即是讓有閑置存儲空間的用戶也可以為全球的存儲市場貢獻，讓存儲市場服務走向另外一個新的平衡，修正一家或者幾家存儲寡頭獨大的局面。

但該項目也存在另外一種風險：項目暫未上線以及如何配合國家金融科技監管問題。

“高性價比”存儲：Sia

Sia由DavidVorick在2013年所構思的區塊鏈項目，并于2015年推出，是最早落地的去中心化存儲項目之一。

與IPFS類似，也是一個去中心化云存儲的項目，其使用Twofish算法對網絡中所有數據進行加密，以保障數據的存儲；同時也滿足小存儲采購商的需求，讓存儲滲透到了下沉市場，滿足更多小而多的存儲采購商的需求；系統默認是分發給30臺主機，10臺主機可以恢復數據，從而消除了任何單點故障，并確保了可與中心化云存儲提供商匹敵的正常運行時間。

?Sia規模，來源：sia.tech，2020-06

自籌資以來，Sia通過風險資本基金和撥款成功募資了165萬美元。這些風險投資家包括ProcyonVentures、FenbushiCapital和天使投資人李笑來。2019年，Sia獲得貝恩資本、柏尚投資、DragonflyCapitalPartners350萬美元A輪融資。

Sia的最大優勢：“高性價比”的存儲。Sia的去中心化云存儲成本要比現有的云存儲提供商低90％。其平臺上存儲1TB數據每月花費2美元，谷歌的數據存儲服務每月5美元/T，蘋果每月22美元/T，AmazonS3上為23美元/T，遠遠低于主流存儲市場的價格。

其不足是：其本身的PoW共識機制會導致嚴重的算力浪費和耗電問題，也難以公平的反映租戶的存儲和帶寬的資源供給能力，沒有足夠重視數據安全問題，系統故障風險。

“強穩定”存儲：Storj

Storj最初于2014年推出，是一個去中心化的基于ETH的去中心化存儲系統，可以理解為基于P2P網絡的BitTorrent(BT)，主要面向金融應用的智能合約平臺。該項目是基于以太坊的ERC20發售的Storj通證，快速在在一周內吸引到了GoogleVentures、IonicSecurity、CockroachLabs等300萬美元的種子投資。

Storj，來源：p2pfoundation，2014-08

Storj的強穩定性。Storj創先把存儲任務分割對應為每個獎勵的Storj，保障存儲網絡的穩定進行，激勵服務商活動有序進行。其不足是

：

Storj

不是公鏈，

依賴

以太坊網絡來支付gas費用，以及處理邏輯較為單一。

四、開創者Storj、搶攤者Sia，全能者Filecoin，誰鳴天下？

開創者Storj

Storj利用文件分片打散存儲數據，并通過P2P兩邊加密進行保護。相比Sia，

Storj更傾向于去中心化，促進互不信任的計算機

有序統一

的云存儲平臺

，但其本身受限于以太坊本身。

搶攤者Sia

Sia通過快速落地、高性價比的存儲收費快速搶占了2PB的存儲規模，成為去中心化存儲份額較大的佼佼者。

?Sia，來源：reddit.com，2018-06

Sia打散加密數據后，并且復制多份分發存儲在不同網絡上，當用戶要讀取時，這些數據“重新組合”送達給用戶，這塊與IPFS相似。

理論上，文件碎片來源于不同存儲節點，這種多條鏈并行使去中心化存儲的速度遠大于中心化存儲的速度。其創先使用的抵押機制，大大保障了礦工一直在線以及網絡的穩定；但是本身是PoW共識機制，本身會潛在

電力浪費及雙花攻擊問題。

全能者Filecoin

除了Filecoin具備了以上兩者的大部優點，其提出了解決電力浪費、防止作弊的解決方案。

防止作弊。因為Filecoin的“存儲礦工”實際上采用了一種稱為“時空證明”“復制證明”的新共識機制。EC公式通過反復廣播他們正在智能合約中存儲分配給他們的數據的證據，用證據證明他們已經存儲了數據。礦工需要不斷以復制證明的方式和規則來證明他們在工作，防止作弊行為。

防止電力浪費。同時Filecoin在打包區塊方式也有較大的創新，通過有效存儲做為一種“算力”，有效存儲越大，獲得打包區塊的概率越大，并且通過節點選舉的模式選擇打包節點，比起基于哈希算法的PoW的機制更高效節約，這種方式能夠支撐大規律的實時獎勵結算和交易結算，減少無效數據存儲以及電力損耗。

五、安全存儲，未來可期！

Filecoin百萬Fil測試網絡似乎拉響了去中心化存儲VS中心化存儲的號角！去中心化存儲技術的逐步成熟，Storj、Sia和Filecoin等項目提出的創新解決方案，為未來戰役奠定了夯實的基建。其一旦落地，可以快速彌補中心化存儲市場的不足，從而惠普民生。

／End.

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