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读懂 Arweave 如何利用博弈设计实现永久网络存储
撰文：Amber Group
编译：Perry Wang
Arweave 协议的愿景是提供去中心化、可扩展和永久的链上数据存储。就像以太坊被认为是世界计算机，Arweave 可以被认为是永远不会忘记的世界硬盘。 该协议结合了创新的区块链技术和巧妙的博弈论设计机制，以打造一个健康和可持续的网络。
通过激励实现永久存储
Arweave 使用一种称为 blockweaves 的新型数据结构，它是对区块链原始设计的迭代更新。每个区块都链接到两个先前的区块：
- 链（类似于比特币等传统区块链）中的前一个区块；
- 来自区块链先前历史的一个区块（「recall 区块」）
矿工必须有权访问 recall 区块以挖掘出新区块并获得奖励（随机访问的简洁证明，简称 SPoRA）。由于 recall 区块的选择是不可预测的，矿工被激励存储大量数据，从而增加他们访问正确 recall 区块的几率，由此可以挖出新区块并获得挖矿奖励。激励机制还鼓励矿工存储稀有区块而不是复制良好区块，因为前者意味着与之竞争相同级别的奖励的矿工数量较少。
因此，Arweave 采取概率和激励驱动方法，来确保数据的可复制性和永久存储。这些激励措施的净效应是：区块被网络丢弃的可能性几乎为零。
请注意，上图假设矿工随机存储区块。由于矿工被激励存储稀有区块，因此丢弃区块的实际概率低于反映的概率。
一次付费，永久存储
Arweave 用户一次性支付预付费用，以永久存储自己的数据。这与一些 Web2 或 Web3 存储平台（例如亚马逊云 /AWS、谷歌云或 Filecoin）形成鲜明对比，在上述平台中，用户通常需要进行重复性交易。我们相信 Arweave 模式提供了一种完全不同的体验——一种更适合 Web3 的体验。订阅现收现付平台的客户可能会因未来价格上涨或条款变化而「沦为肉票」，而 Arweave 用户可以免费重复访问存储的数据。
用户支付的所有交易费用并非全部立即转给矿工。相反，其中约 86% 归属一个捐赠基金，随着时间推移，捐赠基金向矿工分发费用，以确保可持续的矿工经济（以及永久存储）。捐赠基金目前正在积累其储备金，预计得等到 Arweave 的 permaweb （永久网络）比当前表面网络大上几倍后，才会开始向矿工支付。
捐赠基金模型的可持续性得到存储价格随时间下降这一假设的支持。50 年来，存储成本年均下降 30.6%。Arweave 的交易定价模型 保守估计这些成本每年只下降 0.5% 。
请注意，尽管 CPU 领域的摩尔定律升级步伐正在减速，但目前消费存储硬件领域的最大数据密度仍远低于研究中实现密度或理论最大极限。即使假设相当乐观的 30% 的数据密度年增长率，要达到理论极限也需要 400 多年的时间。换句话说，Arweave 的捐赠基金模型的愿景是将矿工经济维持几个世纪。
利用行之有效的博弈论设计
点对点（P2P）下载协议 BitTorrent 于 2001 年推出，成为最大的 P2P 文件共享协议，一度占全球互联网流量的 60% 以上。它的成功很大程度上归功于其优雅的博弈论设计，被称为「乐观的以牙还牙」（optimistic tit-for-tat）策略。 BitTorrent 节点乐观地与其他节点合作，但会惩罚不合作的行为，促使网络中的大多数参与者采取良性行动。
Arweave 借鉴了这一行之有效的框架设计。Arweave 网络中的每个矿工都有自己的专有算法来对其他节点进行排名，按照自己眼中具有最高效用的节点进行排名，并相应地将自己的稀缺资源分配给他们。因此，Arweave 的网络具有很强的韧性和适应新环境的能力。
例如，今年 3 月，Arweave 网络中的一些节点识别出一部分矿工使用池化软件，这些矿工的做法有损于 Arweave 实现数据可复制性最大化的目标。随后，另一组矿工 修改了他们的排名算法 ，降低这些矿工的优先级，阻止免费加载行为并改善网络的整体健康状况。
构建：解锁可扩容性
今年 9 月，Arweave 发布了有效的第 2 层（L2）扩容解决方案： Bundles 。通过 Bundles，每笔 Arweave 交易都被移到链下，与其他交易并成一组，然后作为一个大交易放回主链。利用这一方式，使得极大的数据文件可以很容易地上传到 Arweave 网络。 9 月曾有 单个区块上传了 47GB 的数据 。 Bundles 还可以改善交易确定性和开发者体验。Bundles 的发布催化了 blockweave 大小的阶梯式增长，表明用户和开发者之间产生了强烈的共鸣。
市场竞争格局
Arweave 通常被与 Filecoin 进行比较，后者可能是最著名的去中心化存储平台。
Filecoin 由 Protocol Labs 于 2014 年创立， Protocol Labs 团队是创建星际文件系统 (IPFS) 的幕后团队。IPFS 是去中心化数据存储的基础技术协议，使用内容寻址来识别文件。虽然多数文件当前是通过它们的位置（例如它们存储在哪个服务器上）找到的，但 IPFS 通过数据是什么来识别文件。用户使用这些标识符，可以在彼此之间共享和下载文件。Filecoin 充当 IPFS 之上的经济层，以激励节点托管 IPFS 数据。
Arweave 和 Filecoin 之间的经济模型存在很多方面的不同。Filecoin 采用现收现付模式运行，与 AWS 和谷歌云的费用机制非常相似。与 Arweave 不同的是，Filecoin 主要提供临时存储解决方案而不是永久存储解决方案。
此外，在 Filecoin 协议中，用户和节点之间有数千种不同的合约，每一种都有不同的存储条款（例如价格、持续时间、复制次数等）。相比之下，Arweave 平台上实际上只提供一种合约 : 数据永久保存。
因此，我们认为 Arweave 不会与 Filecoin （以及类似的变体）直接竞争。两者的解决方案实际上可能是互补的。在某些情况下，永久存储数据会更划算；在其他情况下，为短期存储付费更有意义。
事实上，很难找到另一个与 Arweave 具有类似价值主张的平台——IPFS 最接近，但后者没有经济激励，文件仍然可以从 IPFS 的网络中被丢弃。 例如，Infura 的 IPFS 固定服务会 删除六个月内未访问用户的数据 。
Web3 堆栈中的用例
Arweave 最初主网启动后增长缓慢，但今年凭借接纳许多 Web3 应用而获得了显著的市场吸引力。下文中我们概述了一些用例，以展示 Arweave 如何找到市场契合点，且更清楚地演示 permaweb 带来的独特机会。
为 NFT 提供安全性
NFT 的购买者理论上购买的是不可变、永久的对象。然而，这些文件很少存储在链上——对于大多数 NFT 项目来说，链上存储的成本高得令人望而却步。 相反，NFT 的智能合约通常将实际内容存储在一个简单的通证 URI 中，该 URI 指向数字对象实际所在的互联网地址。
这带来了一个问题：大多数 URI 不能保证永久性或不变性。例如，World of Women NFT 项目 将其图像文件存储在 AWS 上 ，这意味着这些文件将来可能被更改和删除。 @pencilflip 对 22 个顶尖 NFT 项目的调研结果发现，50% 的项目将其文件存储在中心化服务器上。
即使是 IPFS 也不能保证永久性。 CheckMyNFT 发现了一些 蓝筹艺术家的资产 ，包括 Grimes、Deadmau5 和 Steve Aoki，尽管托管在 IPFS 上，但这些资产暂时离线。再举一个例子， nft.storage 号称其提供的数据「将在 IPFS 中无限期可用」。 然而，它的 用户条款和使用条件警告 说，「数据将无限期地持续存在，直到 Protocol Labs 决定结束 NFT.storage 项目。」
鉴于这个问题变得日益突出，艺术家和创作者越来越多地使用 Arweave 的 NFT 存储平台，包括著名 NFT 艺术家 Beeple 和嘻哈巨星 Jay-Z。
这个 NFT 的持久性评分被列为优秀。这一 NFT 相关的元数据质量高于当前的行业标准。元数据存储在智能合约中，并符合所有 NFT 平台所采用的以太坊改进提案 (EIP) 中的所有标准。与这一 NFT 相关的媒体数据存储在最强大的分散式文件存储系统 Arweave 上。
——苏富比拍卖行对 Jay-Z 首个 NFT Heir to the Throne 的鉴定报告
除了图像 NFT 项目外，Mirror （将文本文章作为 NFT）和 Pianity （音频 NFT）等媒体平台也将其文件托管在 Arweave 上。由于 Arweave 具有独特的优势，可以提供去中心化的永久性和不变性，我们预计将在 NFT 和创作者经济中继续见证 Arweave 采用率的增长。
用户界面— 隐藏的中心化触点
DeFi 的爆炸式增长，说明了可以通过为用户提供可自由访问、自主和透明的平台来解锁无尽的创新数量。不过，这些平台面临着一个隐藏的中心化风险：前端用户界面。云提供商仍然有能力停止和审查 dApp，而即使大多数用户更喜欢旧版本，开发者也可以强制前端更改和「更新」。
这种事情已经发生了。今年 7 月，Uniswap 出于对美国监管政策的担忧，从其前端删除了代币化股票。用户界面下的智能合约仍然存在，开发者只是想把它隐藏起来。作为回应， 用户在 Arweave 上传了 Uniswap 之前的用户界面（UI） ，使用户可以访问审查之前的 Uniswap 版本。permaweb 上还有其他平台，如 Sushiswap、Compound 和 1inch 的未审查版本，最大限度地减少审查的威胁。
区块链存储
区块链是不断增长的分类账。这些分类账本应该永远存在，但很少有人愿意存储旧链数据。随着区块链网络的迅猛发展，这个问题变得更加复杂。
对于 Solana 等高性能区块链来说，这个问题尤其严重。Solana 所产生的区块，相当于以太坊、比特币、波卡（Polkadot）、Algorand 和 Cosmos 所产生区块总和的两倍还多。
开发者没有设计内部解决方案，而是转向了 Arweave 的技术。
构建高性能智能合约平台的挑战之一是要确保账本数据具有高度容错、去中心化的存储解决方案……当进入多链的未来，区块链可以且应该专业化和互操作。当一个完美的解决方案已经存在，并且比我们可以构建的任何东西在经济上更合理时，我们再去构建一个专用的存储网络并强加给验证者是不可理喻的。
—— Anatoly Yakovenko，Solana Labs 联合创始人
Arweave 已经与 Solana、Cosmos、Polkadot、Avalanche、NEAR 和 Skale 合作 。 区块链索引协议 the Graph 也将 支持 Arweave ，允许更有效地访问存档的区块链数据。
其他用例
我们在上面只展示了几个用例，但 Arweave 的技术解决了 Web3 和现实世界的多个问题，例如 财务审计 、 媒体发布 和 信息存档 。此外，我们相信通过创造新的特性和功能，Arweave 的技术将创造新的市场和用例，推动可用市场的总规模进一步扩大。
代币经济学
Arweave 的原生代币 AR 的创世供应量为 5500 万个。最大代币流通总量将是 6600 万个 AR 代币。新的 AR 代币的发行类似于比特币模式，其中所发行的代币定期减半，只是 Arweave 的发行速率连续减半，而比特币有离散的减半事件。
目前总共发行了约 6400 万个 AR 代币。大约 22% 的已发行代币由顾问、项目团队所持有，或为未来使用和开发而持有。这表明当前的公众持币者面临最多 24% 的稀释（22% 来自内部人士释出当前代币 + 2% 的剩余生命周期通胀率）。
随着对 Arweave 协议存储需求的增加，AR 代币的价值预计会上涨。此外，随着大部分交易费用被发送到 Arweave 的捐赠基金，代币不断退出公共流通。 举个简单的例子，如果 Arweave 网络总规模增长到 10PB，每 TB 的费用约为 200 AR （当前成本约为每 TB 480 AR），大约 170 万个代币将从公共流通中取退出。这些代币最终将被重新引入流通——矿工需要将它们卖掉以支付存储成本——但重新入市的步伐可能是渐进的，且会随着时间推移而发生。
因此，Arweave 用户可以期待自己所持有的代币增值，途径有二：对固定供应的需求增加，以及交易费用进入捐赠基金所带来的代币退出流通。
总结
Arweave 幕后团队深思熟虑地启动了该网络。 Arweave 引入了 利润分享代币 ，使开发者能从在 Arweave 上构建的应用中赚取「微红利」，激励创始人在 Arweave 上构建应用。它还定期举办 Open Web Foundry ，这是一项为期六周的计划，旨在帮助企业家将其想法在 Arweave 的平台上推向市场。所有这些举措都有助于 Arweave 生态系统的蓬勃发展。
Arweave 现在还只是刚刚起步；执行和采用风险比比皆是。尽管如此，Arweave 对未来的目标是非常远大的。如果成功，它可以成为 Web3 应用默认的去中心化数据平台。从更大的角度说， Arweave 还可以让我们更接近于建立一个真正永久的人类知识图书馆。
