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YottaChain与IPFS重定义区块链存储有什么不同?

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IPFS 星际文件系统 IPFS(InterPlanetary FileSystem)是区块链存储的明星项目。IPFS 是一个去中心化存储系统,2015 年发布,其口号是“取代HTTP”,其对应的区块链激励层 FileCoin 在 2017 年 ICO 时募资 2.57 亿美元,是当时最大的 ICO,预计将于2019年上线。

IPFS

星际文件系统 IPFS(InterPlanetary FileSystem)是区块链存储的明星项目。IPFS 是一个去中心化存储系统,2015 年发布,其口号是“取代HTTP”,其对应的区块链激励层 FileCoin 在 2017 年 ICO 时募资 2.57 亿美元,是当时最大的 ICO,预计将于2019年上线。

IPFS的优点

  1. 去中心化的存储

IPFS 提供了一个非常出色的去中心化存储机制,将无数个不可信任的节点连接起来,却形成了非常可靠的存储系统,这就像比特币将不可靠的节点连接起来构成了比银行更可靠的金融系统。目前 IPFS 还缺乏冗余编码机制,因此还存在数据丢失的问题,但按计划将在 FileCoin 开发时补上这个缺陷。

  1. 健康可持续的挖矿方式

IPFS/FileCoin 的“挖矿”方法就是为生态系统奉献存储空间:谁提供的存储空间大、服务稳定、带宽高速、离中心城市近,谁就获得最多的 FileCoin 作为奖励。这种新颖的共识机制为社会的贡献者提供了奖励,并且贡献越多的人,拿的奖励也越多,从而解决了传统区块链的过渡消耗资源挖矿的问题,形成一种健康可持续的模式。

IPFS的缺点

1、缺乏数据安全机制

IPFS 的底层没有提供数据的安全机制,任何人只要知道了文件的 Hash 就能任意访问该文件。这样的设计方式更适合存储网页等公开信息,而不适合存储个人数据和企业数据,因为个人数据和企业数据都希望以更安全的方式进行存储,而非公之于众。

实际上,IPFS 标志性的“取代 HTTP”口号也体现了这个无奈,即 IPFS的设计是适宜存储网页等公开数据,而非个人和企业数据。

PFS 建议在应用层通过文件加密解决部分数据的安全性问题,但这并不是解决数据安全性问题的根本方法。数据安全是高度专业的,很难将应用层做好,而且在应用层做文件加密也无法解决文件去重的问题,从而影响了整个系统的效率和成本。

2、不支持动态网页

IPFS 被设计作为 HTTP 协议的取代者,通过去中心化的方式存储静态文件,但是目前互联网绝大多数网站大都采用动态网页技术,在缺乏计算能力的情况下,IPFS 协议就不能被用作网站访问的直接入口,而只能作为动态网站的底层文件存储协议,但这与 IPFS 协议的设计初衷并不一致。如果浏览器把IPFS 协议作为访问网站的入口方式,IPFS 需要在底层支持动态网页的处理机制,这就必须有计算能力作为 IPFS 的支撑。

3、数据可靠性不够

由于数据不加密,为了伦理问题,IPFS 设计成每个存储节点只有主动ping才能获取该文件的副本(以免暴力色情违反宗教信仰等该存储节点所有者不愿意接受的文件进入该节点),也就是说一个文件上传后如果没有其它节点ping的话其实全网仍然只有一个副本,很容易丢失。这个机制可以保障热点文件(例如热门音乐)有很多副本不会丢失,但冷门文件就可能会丢失,从而失去了做持久化存储的可能性。

4、服务稳定性不够

IPFS/FileCoin 对所有节点不加区别地按照统一的激励算法进行激励,导致大量的无法保证稳定服务的个人节点混杂其中,这将会拖累整个 FileCoin 体系的服务质量。FileCoin 为了应对这些问题,采用了抵押惩罚机制,并且另其他节点可以在节点离线时可以重建丢失数据,但是这也会势必影响 FileCoin 的商业级交付质量。

数据加密与数据去重

数据加密

对于大公司(例如 AWS、Google、Dropbox)提供的中心化存储来说,数据加密是一个亮点,但不是必须的。因为用户可以信赖大公司的品牌、内控体系,指望大公司不会作恶。虽然事实上这一点并不是那么可信,不管是百度的诸般作恶还是 Facebook 的剑桥门事件,都暴露了其中的风险。

对于去中心化存储来说,数据加密就成为存储个人和企业数据的必备要求。因为去中心化存储的节点本身不可被信任的,此外,源代码是开放的,而且每个存储节点都可以自由访问。如果不对数据进行加密,那么去中心化储存只适合存储网页这种公开数据,不适合存储涉及隐私/商业秘密的个人或企业数

数据去重

如果多个人拥有相同的数据,不重复存储而是合并共用同一份空间,称为去重(即去掉重复数据),也称为重删(即重复数据删除)。

数据去重和冗余存储是不同层面的概念。即使是去重后只存一份数据,这份数据也必须用冗余编码分成很多碎片,分别保存在多个不同节点上,即使其中有部分节点数据丢失也不影响数据的完整性。这么多个节点上存储的碎片合起来称为一份数据。

这两个概念之所以有时候会产生误导或混淆,是因为有一种最简单的冗余算法是多副本存储,例如 IPFS。这种情况下,多个用户拥有的相同数据会通过去重而只保存一份,但这一份是有多个副本。

数据重复率与用户数和数据量呈正相关:若用户数越多,数据量越大,则重复率越高。根据一个可参考的数据,360 云盘的平均数据重复率5倍。360 云盘只是单一应用,并且不是规模最大的应用,那么整个区块链存储的数据重复率将远远超过这个倍数。

数据重复率越高,平均存储成本就越低。如果平均数据重复率是 10倍,则1GB 空间平均可以存储 10GB 的数据,平均存储成本降低10倍,从而构成了区块链存储的强大竞争力。

除了大幅度降低成本外,区块链存储还能利用数据去重特性构建强大的激励模型。假设,一个拥有 100GB 存储空间的人,如果用来存自己的数据只能存100GB,但如果将该存储资源贡献用于挖矿,再利用挖到的数字货币购买存储空间,将可以储存 200GB 的数据,并且富余很多数字货币。这种方法可以储存更多的数据且让人获得很多额外的数字货币,可以有效地激励存储资源的拥有者加入系统挖矿。而整个过程无需补贴,系统甚至还可以收税,是长期可持续的。这种“魔法效应”的奥妙就在于 100GB 的空间平均可以存500GB 甚至更多的数据。

数据加密与数据去重是“鱼与熊掌不可兼得”吗

如前所述,零知识数据加密和数据去重都对区块链存储起到决定性的作用。但在行业中却存在一个“公知常识”:数据加密后不能去重。即零知识数据加密与数据去重二者不可兼得,最多只能选一个。

有人认为这是因为数据加密后就变成乱码,无法识别数据重复。这其实并非问题的关键,完全可以保存数据明文的 hash 值,通过比较 hash 值来识别重复数据,这并不会对数据安全性有任何的风险。

加密后去重的核心问题在于数据的授权。即 A 存储的数据,当 B 也要存储相同的数据时,如何将 A 的数据授权给 B 使用而且还不影响 A 的数据安全性。通常这个问题被认为是无解的,所以零知识数据加密与数据去重二者只能选一个。

在这种情况下,IPFS 选择了数据去重,牺牲了数据安全性,这就是IPFS设计用于存储网页等公开数据的真正原因。IPFS 提出在应用层做数据加密,实际上是让应用来承担数据不能去重的后果。还有一些区块链存储项目选择了数据加密,牺牲了数据去重,虽然保证了数据安全性,但存储成本大幅度上升,而且牺牲了一种极其有效的激励模型。

YottaChain 的创始人是一名知名的密码学和存储科学家,突破了常规思维,从数据安全和存储的最基本原理出发用严谨的科学研究方法发明了能实现“加密后去重”的 TruPrivacy 技术,从而颠覆了区块链存储的格局。

YOTTACHAIN

YottaChain 是基于颠覆性的技术和深厚的行业资源打造的区块链存储公链,突破了 IPFS 的诸多局限,不仅为矿工提供强大的激励方案,为原中心化存储的用户提供端到端无缝衔接的高品质低成本持久化存储和网络加速解决方案,还制定区块链存储协议 BSP,打造区块链存储开放平台,为 DAPP 提供可靠、廉价、大容量、高性能的去中心化存储,为其它区块链存储系统提供核心能力并共享去重放大效应。

相对于 IPFS/FileCoin,YottaChain 的改进之处包括:

1、不影响去重的数据安全机制

TruPrivacy 是世界上唯一能实现“加密后去重”的技术,从而实现零知识数据加密与数据去重的“鱼与熊掌兼得”。2015 年,TruPrivacy 技术在全球最大黑客大会 DefCon 上公开悬赏验证,在敞开服务器任黑客自由出入并给黑客提供管理账户权限的前提下,全球顶级黑客联手都未能偷走服务器上存储的用户数据,无人领取高额现金奖励。

TruPrivacy 的全球专利均已正式授权生效,其技术细节可查阅各国相关专利文献(2015 年10月20日授权的 9164926B2 号美国专利,2016 年4月13日授权的 2024272 号中国专利,2016 年9月19日授权的 2830282号欧洲专利),在本白皮书的 5.2 节也有简要描述。

YottaChain 独家拥有 TruPrivacy 技术,将在继承IPFS 现有存储设计的基础上,增加数据安全方面的机制,主要体现在三个方面:

1)对数据进行零知识加密,然后做数据去重,使得最终存储的是不重复的加密数据,没有权限的人(包括所在存储节点的拥有者、系统设计者/维护者)是绝对不能获知数据内容的;

2)实现文件的权限系统,按照文件的 Owner、所在 Group 和 everyone 三个维度定义文件的访问权限;

3)在数据级实现文件的授权机制,使得文件只能被授权人打开,不管各个节点如何作恶(包括恶意修改代码)都无法突破授权机制。这种机制的可靠性和区块链一样,是用密码学为基础的数学公式来保障的。

采用 TruPrivacy 技术后,在保障数据安全的前提下可以实现数据去重,YottaChain 相当于成为一个“空间魔方”,即矿工投入 1GB 的空间,YottaChain 可以产生 5-10GB 的存储容量,这样就产生了资源供应者获得的数字货币的购买力超过其供应的资源的奇迹效应。拥有存储资源的人与其用来存自己数据,不如用 YottaChain 挖矿,用挖矿所得的数字货币再来买存储空间存数据,不仅可以存更多的数据还能富余一些数字货币。这种机制可以激励更多的人来参与挖矿,贡献自己的存储资源。

2、远超中心化存储的数据可靠性

YottaChain 的持久化存储服务统一采用冗余编码,任何数据自动编码成分成N(例如100,具体数字将来由社区治理委员会确定)个碎片,其中只要有任意 M(例如 70)个碎片即可恢复出数据,然后将这 N 个碎片分别存储到 N 个存储节点中,每个节点保存一个碎片,这样只要不同时有 N-M+1(本例中为 31)个节点失效就能保证数据完整不丢失

任意一个节点失效的时候,系统将会立即另选其它节点重建失效节点的数据,在本例中只要重建第一个失效节点完成之前不会有另外 30 个节点也相继失效,就可以保证数据永远不丢。

各节点之间会互相监控、互相校验,任何节点一旦失效都能被快速发现重建一个失效节点的数据时,会分成很多个节点同时重建以加快重建速度。例如失效节点上存储了 1 万个文件的各一个碎片,重建一个碎片平均需要0.5 秒钟时间(主要是网络传输花时间),选 100 个节点参与重建,每个节点只需要重建 100 个碎片,平均 50秒钟完成全部重建工作。只要 50 秒钟内不会有同一个文件的另外 30 个节点同时失效,该文件数据就不会丢。

由于冗余性好且地理位置分散,不用担心因为硬盘损坏、个别节点运维失误(2018 年8 月曝光腾讯云因为运维失误丢失用户数据)、雷电天气(2018 年 9 月,Microsoft 因为雷击导致部分地区的 Azure 服务停机 20 多小时)、停电、光纤被挖断、地震火灾等原因而数据失效。

由于节点分散而且冗余性好,不怕 DDOS 攻击。

3、更低成本

相对中心化存储,YottaChain 存储的成本要明显低很多,原因是:YottaChain 采用了TruPrivacy 技术,可以安全实现数据去重,存储相同数据占据的硬盘空间减少 5-10 倍。

绝大部分存储节点只有很少的存储设备,不需要专门的制冷系统(占数据中心耗电的三分之一甚至一半),靠自然通风即可散热,CapEx 和OpEx 都大幅下降。

家用存储矿机无需额外花费带宽费用,无需支付租房成本,家用电费也比工业用电更便宜。

YottaChain 绝大多数存储节点无需专业运维工程师驻场,每个节点都自动化运行而且一旦有意外故障失效会有其它节点自动顶上,节省了昂贵的运维费用。

YottaChain 大量存储节点都是利用闲置硬盘空间,属于沉没成本,边际成本接近零。

4、确保数字货币长期增值的经济模型

为保证币值稳定,同时也提供市场化机制便于通过市场发现价格,YottaChain 采用双层货币模式。其中一层是市场化的流通币,另一层是资产背书的资源通证。资源通证严格锚定矿工贡献的资源,绝不超发,采用系统定价和去重系数自动增长的机制,保证资源通证稳定增值,是非常好的稳定币。流通币的价格以及与资源通证的兑换比例都是完全市场化的,允许适度的投机性以保持流动性,但总额固定的流通币对应越来越多的加入系统的资源,从机制设计上也能保证其长期价值是增值的。

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