去中心化儲存作為 Web3 最重要的賽道之一，隨著未來大量資料的產生將對儲存提出爆發的需求，潛力項目 EthStorage 值得我們關注。本文由 LDCapital 的作者 Alfred 撰寫。
（前情提要：去中心化儲存哪間快？以 Amazon S3 比較各大儲存供應商 ）
（背景補充：以太坊「坎昆升級」年底前啟動！納入5大EIP：降低Gas費用、改善區塊儲存 ）
今年熱度最高的賽道之一應該是增強區塊鏈可拓展性的 L2 賽道，成功落地後，更快的速度和更低的費用將催生 Web3 應用的逐步繁榮，未來大量資料的產生將對儲存提出爆發的需求。本文將以今年 EDCON Spuer Demo 中第一名 EthStorage 為重點，回看近期市場熱度較低，但潛力巨大的去中心化儲存賽道。
網路儲存的發展程式
共識、計算和儲存並稱為 web3 的三大支柱和底層基礎設施，有資料和資訊產生便需要儲存，在電腦誕生以來，儲存技術一直在探尋與突破中發展，本文將其劃分為四個階段。
1、集中式儲存：集中儲存 + 集中管理
電腦最早開始使用紙帶記錄資料，後來 IBM 在 1956 年製造出第一塊硬碟作為儲存介質便進入到我們當前熟悉的電腦儲存方式。
集中式儲存的裝置一直在迭代，硬碟，磁帶，儲存卡，SSD 等，但是儲存架構是固定的，終端裝置可以通過網路向儲存資源處訪問和請求資料，但所有的資料儲存資源都集中在一個中央位置或伺服器上，統一控製和管理。
2、雲儲存：分散式儲存 + 集中管理
2006 年 Amazon AWS 上線，推出了 EC2 和 S3 雲儲存服務，至此儲存進入了一個新時代，微軟，Google，阿里等也紛紛跟進，成為現在應用最廣的儲存方式。
雲儲存應用了分散式儲存架構，使用多臺伺服器分散儲存資料，把資料分割在多個伺服器備份，降低單點故障並具有減少資料冗餘，可彈性拓展等特性。不過雲儲存的伺服器都歸雲服務提供商集中管理，資料的實際控製權並不歸屬使用者。
3、傳統區塊鏈儲存：分散式、全節點儲存 + 去中心化管理
自比特幣誕生以來，區塊鏈網路儲存成為了一種與中心化儲存與管理相對的方案，區塊鏈通過分散式儲存、共識機製和交易驗證機製，確保了資料安全和不可篡改，同時滿足了去中心化儲存和去中心化管理的特點。
但是，比特幣，以太坊等區塊鏈網路的儲存費用高，效率低，主要在於這些區塊鏈的網路架構並不是從儲存的角度去設計，每個節點都要儲存一份資料副本，並且區塊空間有限。以無聊猿 NFT 為例，在比特幣或以太坊網路儲存一張至少需要數百美元以上。
4、Web3 去中心化儲存：分散式、多節點儲存 + 去中心化管理
因為直接在區塊鏈上儲存資料是非常昂貴的，便湧現了很多 web3 的去中心化儲存方案及專案，如 IFPS，Filecoin，Storj，Arweave，Swarm，EthStorage 等，這些專案的目標是在保持去中心化儲存與管理的基礎上，增大儲存空間和降低費用，通過資料分割、多節點儲存、鏈上證明等技術組合來實現。
ETH 模組化與世界電腦
1、ETH 模組化
自 2021 年 ETH 規劃以 Rollup 為中心的路線圖開始，以太坊的模組化便開始建立，將單一全能鏈（單片區塊鏈）的各層次進行拆分，不同層的功能可以由不同的模組或鏈承擔而進行擴容，這一方向也被 Vitalik 稱為終局 -Endgame。
以太坊為代表的區塊鏈將鏈拆分成四個關鍵層級：
- 執行層 (Execution Layer)：事務處理，智慧合約執行及計算等
- 結算層 (Settlement Layer)：驗證執行結果，解決爭議及結算狀態承諾。
- 共識層 (Consensus Layer)：決定交易的順序性、有效性以及節點之間的一致性
- 資料可用層（Data Availability Layer)：保證資料可以被使用，保證儲存且可驗證
在單片區塊鏈時，區塊鏈是處理所有四個功能的鏈，會面臨區塊鏈「三難問題」。區塊鏈模組化可將四個功能拆分到多個專門層中，分別解決不同問題。
在 ETH 進行模組化之後，ETH 主鏈成為了 L1，在此之上誕生了眾多 L2，主要來充當 ETH 的執行層，如 OP Stack 的 L2 技術也發展了模組化的架構，以增強未來的可拓展性。ETH 通過模組化 + Rollup 的方向，在未來會主要保持資料可用層（DA）和共識層，成為主流和最安全的基礎層，其他層的功能通過其他的鏈和方案來升級，進行整個 ETH 生態的擴容和提高可拓展性。
2、世界電腦
以太坊的目標是構建一個世界超級電腦，當前以太坊在安全性上做的很好，但是在拓展性上還在進行突破，Rollup 是解決拓展性的重要方向，模組化的方式可以一定程度解決區塊鏈的三難問題，但是成為超級電腦，也需要面對三個難題，分別是共識、計算和儲存。這三個難題也相互製約關係。
這個三難困境的不同優先順序將導致不同的權衡：
- 強共識帳本：本質上需要重複的儲存和計算，因此不適合擴充套件儲存和計算。
- 強計算能力：需要在執行大量計算和證明任務時重複使用共識，因此不適合大規模儲存。
- 強儲存能力：需要在執行頻繁的隨機抽樣空間證明時重複使用共識，因此不適合計算。
當前，傳統的 L2 方案還面臨中心化排序器與計算效率平衡的問題，同時無法提供強儲存能力。《Towards World Supercomputer》一文的作者們提出了以世界電腦按功能分割槽為底層架構，分別進行拓展的方式來解決成為世界電腦的三難困境。
即最終的世界超級電腦將由三個拓撲異構的 P2P 網路組成，與構建物理電腦類似，通過零知識證明技術等無信任匯流排（聯結器）連線共識帳本、計算網路和儲存網路，組裝成世界超級電腦。並可以根據特定應用的需要新增其他元件，適當選擇和連線每個元件將實現共識帳本、計算能力和儲存容量三難困境的平衡，最終確保世界超級電腦的去中心化、高效能和安全性。其中，EthStorage 在架構中充當超級電腦中儲存板塊的解決方案。
若基於該框架，以太坊的世界超級電腦交易過程將分為以下幾個步驟：
- 共識：使用以太坊處理和達成交易共識。
- 計算：zkOracle 網路通過快速驗證由 zkPoS 作為匯流排傳遞的證明和共識資料，執行相關的鏈下計算。
- 共識：在某些情況下，例如自動化和機器學習，計算網路將通過證明將資料和交易傳回以太坊或 EthStorage。
- 儲存：對於從以太坊儲存大量資料（例如 NFT 後設資料），zkPoS 充當以太坊智能合約和 EthStorage 之間的信使。
ETH Storage
1、簡介
EthStorage 是第一個基於以太坊資料可用（Data Availability）的基礎上提供可程式設計的動態儲存的二層解決方案，它能將以 1/100 倍到 1/1000 倍的成本將可程式設計儲存擴充套件到數百 TB 甚至 PB 級別。
團隊兩次榮獲以太坊基金會的資金（Grant）扶持，幫助以太坊進行資料可用（Data Availability）和使用以太坊 L1 合約的 L2 動態資料集儲存證明方向的研究工作。並獲得了 2023 EDCON Spuer Demo 的第一名。
2、技術特點
高度整合 ETH
EthStorage 的客戶端是以太坊客戶端 Geth 的超集，這意味著執行 EthStorage 的節點的時候，依然可以正常參與以太坊的任何流程，一個節點可以是以太坊的驗證者節點的同時也是 EthStorage 的資料節點。每個 EthStorage Nod 的 Data Provider 模組會跟其他 EthStorage Node 的 Data Provider 發起建立連線請求，當它們互相連線之後，實際上就構成了一個去中心化儲存網路。
使用 EthStorage 的使用者可以直接使用現有的錢包，與所有建立在儲存之上的應用進行互動，無論是 NFT，去中心化的社交網路還是去中心化的遊戲，可以最大程度地降低使用者進入 EthStorage 的門檻。同時，相容 EVM 的 EthStorage 可以給智慧合約帶來優秀的互操作性，比如使用者 A 希望給自己 mint 的 NFT 設定一張圖片，通過 Ethstorage A 只需要執行一筆以太坊交易，使用 Arweave 的時候，A 需要提交 1 筆 Arweave 交易和兩筆以太坊交易，並且沒辦法像 EthStorage 一樣做到同步執行。
基於 DA 層的 L2 去中心化解決方案
EthStorage 實際上採用的是類似 L2 的架構，在以太坊上會部署一個儲存合約作為 EthStorage 的資料操作的入口，同時資料節點鏈下儲存資料（off chain storage data）的證明也需要通過這個合約驗證。
與當前的 L2 對比：
Rollup（L2）鏈下儲存的是狀態樹，鏈上的承諾 (commitment) 是狀態樹根，同時 Rollup 在接受到新的資料之後還需要在鏈下執行交易來完成狀態轉化的過程，建立新的狀態樹；EthStorage 鏈下儲存的是資料，鏈上的承諾 (commitment) 是資料儲存的證明，同時 EthStorage 接受到更新儲存資料的請求之後，會重新為這些資料生成新的儲存證明。
以上可以看出，當前的 Optimism Rollup 或者 ZK-Rollup 的擴容的方向是擴容以太坊的計算能力，而 EthStorage Rollup 的擴容方向是擴容以太坊儲存資料能力。
同時，EthStorage 是一個模組化的儲存層，只要有 EVM，有 DA 來減少儲存成本，就可以在任何區塊鏈上執行它（但當前很多 Layer1 不具備 DA 層），甚至在 Layer2 上也可以。例如，EthStorage 目前正在考慮如何使用其技術在 Optimism 上實現欺詐證明，也在 Optimism 上啟用了相應的 DA 層。
可實現動態儲存
Filecoin 和 Arweave 從系統設計架構來看，更多的是用於靜態的，大量資料可以上傳到去中心化儲存中，但是不能被修改或刪除，只能重新上傳新的資料。得益於 key-value 的儲存正規化，EthStorage 可以支援 CRUD, 即建立新的儲存資料，更新儲存資料，讀取儲存資料和刪除儲存資料。這在中心化儲存領域是很容易實現的，但是在去中心化儲存領域目前只有 EthStorage 可以做到。
建立以太坊網路訪問協議
在 Web2 的網際網路上瀏覽網頁、傳送電子郵件、下載檔案等一系列行為，都離不開 HTTP 協議，它是網際網路上最為常見的協議之一。HTTP 協議定義了客戶端和伺服器之間如何傳輸和交換資源，URL 是指定這些資源在網際網路上的位置的標識。當在 Web 瀏覽器中輸入一個網址或點選連結時，會觸發一個 HTTP 請求，該請求使用 URL 來確定要請求的資源。Web 瀏覽器會解析 URL，然後使用 HTTP 協議與伺服器通訊，請求特定的資源，並在伺服器響應後將資源顯示給使用者。HTTP 協議和 URL 緊密協作，共同構成了在 Web 上瀏覽、互動和傳輸資源的基礎。但是，Web2 網頁或網際網路服務的資料是託管在中心化的伺服器之中的，當停止為伺服器續費，應用所使用的雲服務會停止，應用的資料將會被中心化的服務方刪除。
EthStorage 創辦人提出了基於 Web3 的網路訪問協議 — ERC-4804 ，通過 EIP 最終審核並獲批。ERC-4804，全名為 EVM 呼叫資訊解譯的 Web3 URL，它是一個 HTTP 風格的 Web3 URL （*web3://） 到 EVM 的資訊呼叫，是以太坊上的第一個網路訪問協議。與 web2 通過訪問伺服器資源的方式不同，web3:// Access protocol 通過 Web3 URL 直接去渲染在以太坊智能合約上面託管的資源，包括 HTML、CSS、PDF 等這樣的檔案。
簡單來說，web3://（*http://web3url.io）是去中心化的 http://。它為以太坊新增一個去中心化的表示層，可以讓使用者直接瀏覽 EVM 上的網頁內容，比如網頁、圖片、歌曲等，而 EVM 作為去中心化的後端。
現狀與計劃
產品應用
通過 EthStorage，將能以去中心化儲存為底層來重新啟用網際網路應用（當前很多 Dapp 依然使用中心化的方式儲存資料），比如動態 NFT、鏈上音樂 NFT、個人網站，無主機錢包、Dapp，Deweb 等。
以 DeWeb 舉例：
我們知道以太坊是一個去中心化的網路，在以太坊上面誕生了很多去中心化的 dapp，可這些 dapp 並不是完全去中心化的，很多應用的前端依然是通過中心化的雲服務在託管，像 Uniswap 的前端網頁當機，刪除交易對以及 Tornado.Cash 因為涉嫌洗錢被監管而導致前端服務停用等都是因為其前端是託管在中心化的伺服器上面，無法有效抗審查。
但是使用 EthStorage 的方案，網頁檔案和資料被託管在智慧合約中，由去中心化的網路共同執行和維護，使得抗審查性大大提高。通過智能合約的可程式設計性實現 DeWeb，可以實現很多有意思的應用，比如 De-github，De-blog，以及各種 dapp 的前端。
當前 EthStorage 沒有公佈代幣計劃，但是在測試網可以通過測試代幣 W3Q 與進行測試網使用與互動。
路線圖
根據 EDCON 公佈的路線圖，2023 年，EthStorage 主要在測試網階段，並會適配以太坊坎昆升級進行開發與測試。在 2024 年可能進行主網上線，將會完全整合 Danksharding，CL+EL 客戶端和 Web3 瀏覽器訪問。
其他儲存專案速覽
Filecoin：Filecoin 是構建於 IPFS 之上的帶有激勵製度的去中心化儲存網路。IPFS 是使用分散式hash表 (DHT) ，是一種用於儲存、定址和傳輸資料的協議（類比 http 協議）Filecoin 充當 IPFS 的激勵層，同時也充當開放儲存市場。Filecoin 使用基於合約的模型來確保資料的永續性並結合零知識證明，特別是時空證明和複製證明。 在今年 3 月 14 日 Filecoin 宣佈正式啟動虛擬機器（FVM）以支援智能合約和使用者可程式設計性。
Filecoin 的特點是：具有單獨的鏈與激勵體系；靜態儲存的空間大、費用低；升級後支援 FVM 虛擬機器。
Arweave：Arweave 採用「一次付費，永久儲存」的模式，其中一次性付款涵蓋了永久儲存資料的成本，並且檢索該資料無需額外付費。Arweave 使用隨機訪問的簡潔證明，建立區塊紡（Blockweave）的原生資料結構，即每個區塊都會連結上一個區塊和一個歷史 Recall Block。對於節點來說，鑄造一個新區塊的前提條件就是同步一個 Recall-Block 和最新生成的區塊資料。
Arweave 的特點是：具有單獨的鏈與激勵體系；鏈上儲存、永久儲存；與其他鏈的互操作性較弱。
BNB Greenfield：Greenfield 專注於促進去中心化資料管理和訪問，旨在通過簡化資料儲存和管理並將資料所有權與 BNB 智慧鏈（BSC）的 DeFi 環境聯絡起來。完整的 BNB Greenfield 系統，可以與成熟的 BSC 公鏈與 BN 社群使用者的互通，當使用者想要在 Greenfield 上建立和使用資料時，可以通過 BNB Greenfield dApps（去中心化應用程式）與 BNB Greenfield 核心基礎設施進行互動。
BNB Greenfield 的特點是：Binance「三位一體」生態網路的最後拚圖，生態內可操作性強，BNB 在各鏈流轉使用；採用 Amazon S3「儲存桶」的結構概念；鏈下儲存、鏈上驗證。
總結
儲存是 Web3 網路的三大支柱之一，去中心化儲存能夠落地才能真正實現資料確權和主權網路，否則以犧牲中心化效率來發展區塊鏈網路的意義不大。這個賽道屬於底層基礎，具有潛力且意義巨大。
當前，相對於其他賽道，去中心化儲存在市場的熱度較低，這主要是發展階段未到與需求不足導致。當 L2 的發展使得 Dapp 的應用便宜而快速，大量資料的沉澱和價值訴求就會將市場熱度推向去中心化儲存賽道。
EthStorage 作為新興專案擁有以太坊良好的生態基礎，具有很強的互操作性，能和其他擁有 DA 層的 L1，L2 結合，給出了新的發展方向和解決方案。現今各去中心化儲存專案也都有主攻的方向並在持續發展，期待市場的齒輪轉向儲存賽道的時代。
