فحص توفر البيانات على Filecoin بشكل مفصل

المحرر: تم نقل هذه المقالة من المحتوى الأصلي الذي نشره Turan Vural Yuki Yuminaga في Fenbushi Capital في 5 أبريل 2024. تأسست Fenbushi Capital في عام 2015 وهي شركة رائدة في إدارة الأصول المشفرة في آسيا بقيمة إدارة تبلغ 1.6 مليار دولار أمريكي. تهدف الشركة إلى أن تكون لها دور هام في تشكيل مستقبل تكنولوجيا سلسلة الكتلة في مختلف الصناعات من خلال البحث والاستثمار. هذه المقالة هي مثال على هذه الجهود وتعبر عن وجهة نظر المؤلفين المستقلين الذين وافقوا على نشرها هنا.

تتوفر البيانات (DA) هي تقنية أساسية لتوسيع إيثريوم ، والتي تسمح للعقدة بالتحقق بشكل فعال مما إذا كانت البيانات متاحة للشبكة دون الحاجة إلى استضافة البيانات ذات الصلة. هذا أمر حاسم لبناء التوسع الرأسي بكفاءة وأشكال أخرى من التوسع ، مما يسمح للعقدة المنفذة بضمان توافر بيانات المعاملات أثناء فترة التسوية. وهذا أمر حاسم أيضًا للتوسع الأفقي وأشكال أخرى من التوسع (التحديثات المستقبلية لشبكة إيثريوم) ، حيث يحتاج العقدة إلى إثبات توافر بيانات المعاملات (أو كتلة) المخزنة في قطاعات الشبكة.

تم مناقشة ونشر عدة حلول DA مؤخرًا (مثل Celestia و EigenDA و Avail) ، والتي تهدف جميعها إلى توفير بنية تحتية آمنة وذات أداء عالٍ لنشر تطبيقات DA.

مقارنةً ب Ethereum وغيرها من L1 ، تكمن مزايا الحلول الخارجية ل DA في أنها توفر وسيلة رخيصة وفعالة من حيث الأداء للبيانات على السلسلة. تتألف حلول DA عادةً من سلاسلها العامة الخاصة بها ، والتي تهدف إلى تحقيق تخزين غير مكلف وغير مرخص. حتى بعد التعديل ، لا يزال تخزين البيانات المضمنة في سلسلة الكتل غير فعال للغاية.

وبناءً على ذلك، نجد أن استكشاف حلول تحسين التخزين مثل (FIL) كحل أساسي لطبقة DA هو أمر مباشر جدًا. يستخدم (FIL) سلسلة كتله لتنسيق عمليات التخزين بين المستخدمين ومزودي التخزين، مع السماح لتخزين البيانات خارج السلسلة.

في هذه المقالة، قمنا بدراسة مدى قابلية بناء حلول DA على شبكة التخزين اللامركزية (DSN). وقد اهتممنا بشكل خاص بـ FILcoin، لأنها تعتبر واحدة من أكثر حلول DSN استخدامًا حتى الآن. قدمنا نظرة عامة على الفرص التي ستوفرها مثل هذه الحلول والتحديات التي يجب التغلب عليها لبناء هذا الحل.

DAالطبقة توفر الوظائف التالية للخدمات التي تعتمد عليها:

1. تأمين المستخدم: لا يمكن لأي عقدة أن تثق في أن البيانات غير المتاحة قابلة للتوفر.

2. عالمي وآمن: باستثناء عدد قليل من العقد، يوافق جميع العقد على توفر/عدم توفر البيانات.

3. قدرة استرجاع البيانات الفعالة.

جميع هذه الأمور يجب أن تنفذ بكفاءة لتحقيق التوسع. يوفر طبقة DA أداءً أعلى بتكلفة أقل في النقاط الثلاث المذكورة أعلاه. على سبيل المثال، يمكن لأي عقدة طلب نسخة كاملة من البيانات لإثبات الاستضافة، ولكن هذا غير كفء. من خلال توفير النظام المذكور أعلاه، قمنا بتحقيق طبقة DA التي توفر الأمان اللازم لتنسيق L2 و L1 وتوفر حد أدنى أقوى في حالة وجود غالبية متعمدة.

استضافة البيانات

تحتوي البيانات التي يتم نشرها على حل الـDA على دورة حياة صالحة: فترة زمنية كافية لحل النزاع أو التحقق من تحول الحالة. يحتاج بيانات المعاملات إلى فترة زمنية كافية للتحقق من تحول الحالة الصحيح، أو لإعطاء المدققين فرصة كافية لبناء دليل على الاحتيال. في وقت كتابة هذا المقال، يعد استدعاء البيانات في إثيريوم هو الحل الأكثر استخدامًا لمشروعات توافر البيانات (المجموعات).

التحقق الفعال من البيانات

الأمان الإضافي، وهو ما يعزز قدرة الممثلين على الشبكة على الحصول على معلومات حالة التحقق من نظيرهم. ومع ذلك، فإنه يعتمد على العقدة لتنفيذ عملية العينة: يجب أن تستجيب لطلبات DAS لضمان عدم رفض عمليات التعدين، ولكن طلبات العقدة للعينة ليست لها حوافز إيجابية أو سلبية. من وجهة نظر العقدة التي تطلب العينة، لا يوجد عقوبة سلبية لعدم تنفيذ DAS. على سبيل المثال، يقدم Celestia أول وأوحد تنفيذ خفيف للعميل DAS، مما يوفر افتراضات أمان أقوى للمستخدمين ويقلل من تكاليف التحقق من البيانات.

الوصول الفعال

DA يحتاج إلى توفير وصول فعال للبيانات للمشاريع التي تستخدمه. يمكن أن يكون DA البطيئ عائقًا للخدمات التي تعتمد عليها ، مما يؤدي إلى كفاءة منخفضة في أفضل الحالات ، وأخطاء النظام في أسوأ الحالات.

شبكة تخزين اللامركزية

الشبكة المركزية للتخزين (DSN) ، كما هو موضح في ورقة بيضاء Filecoin ، هي شبكة غير مرخصة تتكون من مزودي تخزين يوفرون خدمات التخزين لمستخدمي الشبكة. بشكل غير رسمي ، فإنه يسمح لمقدمي التخزين المستقلين بتنسيق صفقات التخزين مع المستخدمين الذين يحتاجون إلى خدمات التخزين ، ويوفر تخزين البيانات بأسعار منخفضة ومرنة للمستخدمين الذين يسعون إلى الحصول على خدمات تخزين بأسعار منخفضة. يتم تنسيق ذلك من خلال تسجيل صفقات التخزين ودعم تنفيذ العقود الذكية عبر سلسلة الكتل.

DSN الحل هو قرنية من ثلاثة بروتوكولات: وضع، الحصول على وإدارة. هذه القرنية لها خصائص مثل ضمان التسامح وتحفيز المشاركة.

وضع (البيانات) → المفتاح

لتخزين البيانات تحت مفتاح فريد ، يقوم العميل بتنفيذ الأمر “وضع”. يتم ذلك عن طريق تحديد مدة تخزين البيانات على الشبكة وعدد نسخ البيانات المخزنة لتحقيق التكرار والسعر المتفق عليه مع مزود التخزين.

الحصول على (المفتاح السري) → البيانات

تنفذ العميل Get لاسترجاع البيانات المخزنة تحت المفتاح.

إدارة

المشاركين في الشبكة يستخدمون بروتوكول الإدارة لتنسيق المساحة التخزينية والخدمات المقدمة من قبل مقدمي الخدمة وإصلاح الأخطاء. بالنسبة لـ FIL ، يتم إدارتها من خلال سلسلة الكتل. تسجل سلسلة الكتل هذه معاملات البيانات بين المستخدمين ومزودي البيانات ودليل على تخزين البيانات بشكل صحيح ، مما يضمن صيانة معاملات البيانات. يتم إثبات تخزين البيانات بتوفير أدلة تم إنشاؤها من قبل مزودي البيانات استجابةً لتحديات الشبكة. يحدث خطأ في التخزين عندما لا يتمكن مقدم الخدمة من إنشاء إثبات النسخ المتماثل أو إثبات الزمكان في الوقت المحدد وفقًا لمتطلبات بروتوكول الإدارة ، مما يؤدي إلى تقليل حقوق مقدم الخدمة. إذا كان هناك عدة مزودين يستضيفون نسخًا من البيانات على الشبكة ، يمكن إتمام المعاملات عن طريق البحث عن مزود تخزين جديد لتلبية معاملات التخزين وإكمال الإصلاح الذاتي.

فرصة DSN

حتى الآن، كان العمل الذي قام به مشروع DA هو تحويل التكنولوجيا العاملة وراء البلوكتشين إلى منصة تخزين ساخنة. نظرًا لأن DSN قام بتحسين التخزين، فيمكننا ببساطة تحويل منصة التخزين إلى منصة توفير قابلية البيانات. يمكن لمقدمي التخزين أن يقدموا الضمان بشكل عملة FIL الأصلية لتوفير أمان اقتصادي مشفر للبيانات المخزنة. في النهاية، يمكن لقابلية تداول التخزين أن توفر مرونة لشروط قابلية البيانات.

ستكون أقوى دافع لتحويل وظيفة DSN إلى حل لمشكلة DA هو خفض تكلفة تخزين البيانات في حلول DA. كما هو موضح أدناه ، فإن تكلفة تخزين البيانات على Filecoin أرخص بكثير من تكلفة تخزين البيانات على منصة Ethereum. بناءً على سعر Ethereum الحالي بالدولار ، يتطلب كتابة 1 جيجابايت من البيانات (calldata) على Ethereum أكثر من 3 ملايين دولار ويجب قطعها بعد 21 يومًا. يمكن أن تشكل تكلفة هذه البيانات النقدية أكثر من نصف تكلفة المعاملات الإجمالية على أساس Ethereum. ومع ذلك ، فإن تكلفة تخزين 1 جيجابايت على Filecoin أقل من 0.0002 دولار شهريًا. يضمن هذا السعر أو أي سعر مماثل آخر خفض تكلفة المعاملات للمستخدم ويساعد على تحسين أداء وقابلية التوسع لـWeb3.

الأمن الاقتصادي

في FIL ، يتطلب توفير مساحة التخزين ضمانًا. إذا لم يلتزم موفر التخزين بالصفقة أو لم يلتزم بالضمان الشبكي ، فسيتم خصم الضمان. قد يواجه مزود التخزين الذي لا يقدم خدمة خطر فقدان الضمان وأي أرباح تحققت له.

ضبط آلية الحوافز

تتوافق العديد من التدابير التحفيزية في بروتوكول Filecoin مع أهداف دا. يوفر Filecoin إجراءات قمع للسلوك الخبيث أو الكسول: خلال فترة الإجماع ، يجب على مقدمي التخزين تقديم إثبات التخزين على شكل إثبات النسخ المتماثل وإثبات الزمكان بشكل نشط ، ويجب على مقدمي التخزين أن يثبتوا وجود التخزين باستمرار بدون الاعتماد على فرضية الأغلبية الصادقة. إذا فشل مقدمو التخزين في تقديم الإثبات ، فسيتم خفض حقوقهم ، وإزالتهم من الإجماع ، وتعرضهم لعقوبات أخرى. حاليًا ، تفتقر حلول دا الحالية إلى حوافز لتنفيذ DAS على العقدة ، ويمكن أن تعتمد فقط على سلوك النفع الذاتي المؤقت لإثبات دا.

القابلية للبرمجة

القدرة على تخصيص تداول البيانات يجعل DSN منصة DA جذابة. يمكن أن يكون لتداول البيانات مدة مختلفة ، مما يتيح لمستخدمي DA المستندة إلى DSN دفع رسوم DA المطلوبة فقط ، ويمكن أيضًا ضبط قدرة التحمل عن طريق تعيين عدد النسخ التي يتم تخزينها في الشبكة بأكملها. يدعم هذا الدعم المخصص أيضًا من قبل العقود الذكية (Actors) على Filecoin ، حيث يتم تنفيذ هذه العقود على FEVM. يحفز هذا أيضًا البيئة DApps الخاصة بـ Filecoin للنمو ، من حلول التخزين بالأولوية الحسابية مثل Bacalhau إلى حلول DeFi والسيولة والرهن المستندة إلى Glif. يوفر Retriev ربط الاسترجاع مع قاضٍ مرخص باستخدام Filecoin Actors. يمكن استخدام القابلية للبرمجة في Filecoin لتخصيص متطلبات DA المطلوبة لحلول مختلفة ، بحيث لا يحتاج منصة DA المعتمدة إلى دفع رسوم DA تتجاوز احتياجاتها.

التحديات التي تواجهها هندسة DA المعتمدة على DSN

في إطار بحثنا، اكتشفنا التحديات الرئيسية التي يجب التغلب عليها قبل بناء خدمة DA على DSN. نحن نناقش الآن جدوى التنفيذ، وسنركز على Filecoin في هذا النقاش.

وقت الإستجابة التأكيد

تتطلب إثبات التشفير على Filecoin وصحة بيانات التداول والتخزين الوقت للتأكد منها. عند تقديم البيانات إلى الشبكة ، يتم تقسيمها إلى أقسام بحجم 32 جيجابايت ويتم “تعبئتها”. تعبئة البيانات هي أساس إثبات النسخ المتماثل (PoRep) وإثبات الزمكان (PoST) ، حيث يثبت الأول أن مزود الخدمة قد قام بتخزين نسخة واحدة أو أكثر من البيانات الفريدة ، بينما يثبت الثاني أن مزود الخدمة قد استمر في تخزين نسخة واحدة خلال فترة التداول بالتخزين. يجب أن يكون تكلفة العملية التعبئة مرتفعة بما فيه الكفاية لضمان عدم تعبئة بيانات المزود عند الطلب ، مما يعرض إثبات النسخ المتماثل المطلوب للخطر. عندما يطلب البروتوكول بشكل منتظم من مزود الخدمة تقديم إثبات على تخزين مستمر وفريد ، يجب أن يكون الوقت الآمن اللازم للتعبئة أطول من نافذة الاستجابة ، بحيث لا يتمكن مزود الخدمة من تزوير إثبات أو نسخة مؤقتة. لذلك ، قد يستغرق الأمر حوالي ثلاث ساعات لمزود الخدمة لتعبئة قسم بيانات.

عتبة التخزين

بسبب تكلفة عملية التجميع العالية ، يجب أن يكون حجم القطاع الذي يتم تجميع البيانات فيه ذو قيمة اقتصادية. بالنسبة لمزودي التخزين ، يجب أن يثبت سعر التخزين تكلفة التجميع العادلة ، وبالمثل ، يجب أن تكون تكلفة تخزين البيانات الناتجة من ذلك منخفضة بما فيه الكفاية (حوالي 32 جيجابايت من كتل البيانات في هذا الحالة) حتى يكون المستخدمون على استعداد لتخزين البيانات على Filecoin. على الرغم من أنه يمكن تجميع القطاعات الأصغر ، إلا أن ذلك سيؤدي إلى زيادة سعر التخزين لتعويض مزودي التخزين. لحل هذه المشكلة ، يجمع جامع البيانات كتل البيانات الأصغر من المستخدمين ويقدمها ككتلة بيانات تقريبًا 32 جيجابايت لـ Filecoin. يعتمد جامع البيانات على الإثبات الذي يتضمن القطاعات (PoDSI) ومعرف التجزئة الفرعية (pCID) للتعهد بالبيانات المستخدمة ، حيث يضمن الإثبات الذي يتضمن القطاعات (PoDSI) أن البيانات المستخدمة تكون موجودة في القطاع ، ويستخدم معرف التجزئة الفرعية (pCID) عند استرداد البيانات من الشبكة.

قيود الإجماع

Filecoin آلية الإجماع الخاصة به “الإجماع المتوقع” (Expected Consensus) للكتلة هي 30 ثانية ووقت التأكيد النهائي للكتلة هو عدة ساعات، ومن الممكن أن يتم تحسين ذلك في المستقبل القريب (يرجى الرجوع إلى FIP-0086 للحصول على تفاصيل أسرع تأكيد نهائي لـ Filecoin). هذا بطء عادةً ما يكون غير قادر على دعم كمية المعاملات المطلوبة بواسطة الطبقة 2 والتي تعتمد على معالجة بيانات المعاملات DA. يتم تقييد وقت الكتلة في Filecoin بالحد الأدنى لأجهزة مزودي التخزين. كلما انخفض وقت الكتلة، زادت صعوبة توليد مزودي التخزين وتقديم البراهين على التخزين، وزادت العقوبات الخاطئة التي يتعرض لها مزودي التخزين بسبب فوات فرصة إثبات التخزين الصحيحة. للتغلب على هذه المشكلة، يمكن استخدام شبكة IPC (InterPlanetary Consensus) لتقليل وقت الإجماع. تستخدم IPC آلية الإجماع المشابهة لـ Tendermint وتحقق العشوائية باستخدام DRAND: عندما يكون DRAND عاملاً محدوداً، سيكون بإمكاننا استخدام شبكة IPC لتحقيق وقت كتلة قدره 3 ثوانٍ؛ عندما يصبح Tendermint عاملًا محدودًا، تم تنفيذ بعض PoC مثل Narwhal لتحقيق وقت كتلة في مئات الأجزاء من الثانية.

سرعة البحث

أحد العقبات الأخيرة هو الاسترجاع. من القيود المذكورة أعلاه ، يمكننا استنتاج أن Filecoin مناسب للتخزين البارد أو التخزين الدافئ. ومع ذلك ، فإن بيانات DA ساخنة وتحتاج إلى دعم تطبيقات عالية الأداء. في Filecoin ، من الصعب إلحاق الجذب بالاسترجاع ؛ يجب فتح البيانات قبل تقديمها للعميل ، مما يتسبب في تأخير. حاليًا ، يتم تحقيق الاسترجاع السريع عن طريق SLA أو تخزين البيانات غير المعبأة مع القطاعات المعبأة ، وهما الطريقتان غير موثوقتين في الأسلوب الأمني وغير المرخص له في تطبيقات Filecoin. وخاصةً ، يمكن ضمان الاسترجاع من خلال FVM من خلال الإثبات المستردة ، ومع ذلك ، لا يزال البحث مطلوبًا في مجال الاسترجاع السريع الذي يعتمد على الجذب في Filecoin.

تحليل التكلفة

في هذا القسم، سننظر في تكلفة هذه العوامل التصميمية. نقدم تكلفة تخزين 32 جيجابايت كبيانات Ethereum calldata وبيانات Celestia blobdata وبيانات EigenDA blobdata وقطاعات Filecoin (باستخدام أسعار السوق الحالية تقريبًا).

تحليل يشير إلى سعر بيانات الـ calldata في إثيريوم: سعر 32 جيجابايت من البيانات هو 100 مليون دولار. يعكس هذا السعر التكلفة الأمنية وراء الإجماع في إثيريوم وتأثره بتقلب أسعار إثيريوم والغاز. جلب ترقية Dencun Proto-Danksharding (EIP-4844) وتقديم تداولات Blob بهدف 3 Blobs لكل كتلة بحجم يبلغ حوالي 125 كيلوبايت وتقديم تسعير متغير للـ Gas Blob للحفاظ على العدد المستهدف للـ Blobs في كل كتلة. تخفض هذه الترقية تكلفة إثيريوم DA بنسبة 1/5: بمعنى أن بيانات Blob بحجم 32 جيجابايت تكلف 20 مليون دولار.

Celestia و EigenDA قد شهدت تحسينات كبيرة: تكلف 32 جيجابايت من البيانات على التوالي 8,000 دولار و 26,000 دولار. كلاهما يتأثر بتقلبات أسعار السوق ويعكس إلى حد ما تكلفة أمان البيانات المتفق عليها: يستخدم Celestia رمز TIA الأصلي ، بينما يستخدم EigenDA Ether.

في جميع الحالات المذكورة أعلاه، لا تكون البيانات المخزنة دائمة. يتم تخزين بيانات الاستدعاء calldata لـ Ethereum لمدة 3 أسابيع، وتخزين بلوب لمدة 18 يومًا، وتخزين بلوب EigenDA لفترة افتراضية تبلغ 14 يومًا. في تنفيذ Celestia الحالي، تخزن عقدة الأرشيف بيانات البلوب بدون حد زمني، ولكن تتعذر على عقدة الضوء أن تحتفظ بالبيانات لأكثر من 30 يومًا.

الجدولان الأخيران هما مقارنة مباشرة بين Filecoin وحلول DA الحالية. يتم إدراج التكلفة المكافئة أولاً لتكلفة بيت واحد من البيانات على المنصة المعينة ، ثم يتم عرض كمية البيانات في Filecoin التي يمكن تخزينها في نفس التكلفة في نفس الوقت.

هذا يشير إلى أن Filecoin أرخص بعدة أمرات من الحلول الحالية لـ DA ، حيث يكلف تخزين كمية مماثلة من البيانات في نفس الوقت فقط جزءًا صغيرًا من السنت. بدلاً من العقد الذكية لـ Ethereum وعقد DA الأخرى ، يتم تحسين عقدات Filecoin لتوفير خدمات التخزين ، حيث يسمح نظام الإثبات بأن عقدات التخزين تثبت وجودها بدلاً من نسخ التخزين بين كل عقدة في الشبكة. بدون النظر في الفوائد الاقتصادية لمقدمي التخزين (مثل تكلفة طاقة تغليف البيانات) ، يمكن تجاهل التكلفة الأساسية لعملية تخزين Filecoin. بالمقارنة مع Ethereum ، يشير هذا إلى أن النظام القادر على توفير خدمات DA آمنة وعالية الأداء على Filecoin لديه فرص سوق تصل إلى ملايين الدولارات لكل جيجابايت.

الإنتاجية

أدناه ، سننظر في سعة حل DA والطلب الناتج عن طبقة 2 مجموعات الأولية.

نظرًا لأن سلسلة كتل Filecoin مُنظمة على شكل tipsets ، فإن كل ارتفاع لكتلة يحتوي على عدة كتل ، وبالتالي لا يتم تقييد عدد المعاملات التي يمكن تنفيذها بواسطة الإجماع أو حجم الكتلة. القيود الصارمة على البيانات في Filecoin تتعلق بسعة التخزين على مستوى الشبكة ، بدلاً من السعة المسموح بها من خلال الإجماع.

للحصول على الاحتياجات اليومية لـ DA ، نحن نأخذ البيانات من Rollups DA وution التي تم تقديمها من قبل تيري تشونغ ووي داي ، بما في ذلك المتوسط اليومي لمدة 30 يومًا وبيانات يوم عينة واحدة. بذلك ، يمكننا أن نأخذ في الاعتبار الطلب المتوسط ​​ونتجنب تجاهل الانحرافات المتوسطة (على سبيل المثال ، كان الطلب على Optimism في 15 أغسطس 2023 حوالي 261،000،000 بايت ، أكثر من أربعة أضعاف المتوسط ​​اليومي لمدة 30 يومًا البالغ 64،000،000 بايت).

من هذا الاختيار يمكن أن نرى أنه على الرغم من أن تكلفة DA لديها فرصة للانخفاض ، إلا أنه يتطلب زيادة كبيرة في طلب DA للاستفادة الفعالة من حجم قطاع Filecoin 32 جيجابايت. على الرغم من أن تعبئة بيانات أقل من 32 جيجابايت في قطاع 32 جيجابايت ستؤدي إلى هدر الموارد ، إلا أننا يمكننا القيام بذلك وفي الوقت نفسه الاستفادة من ميزة التكلفة.

العمارة

في هذا القسم، سنناقش كيفية بناء البنية التكنولوجية التي يمكن تحقيقها إذا كنا نبنيها اليوم. سننظر في هذه البنية في سياق تطبيق L2 العشوائي وسلسلة L1 المخدومة من قبل L2. نظرًا لأن هذا الحل هو حلاً DA خارجيًا ، مثل Celestia و EigenDA ، فإننا لا نعتبر Filecoin مثالًا لـ L1.

المكون

حتى على المستوى العالي ، ستستفيد DA على Filecoin من العديد من الوظائف المختلفة في البيئة البيئية لـ Filecoin.

تداول: يقوم المستخدمون النهائيون بالتداول على منصات تحتاج إلى DA، ويمكن أن يكون ذلك L2.

منصات استخدام DA: تستخدم هذه المنصات DA كخدمة، ويمكن أن تكون نشر بيانات المعاملات إلى DA Filecoin على المستوى L2، أو التزام بـL1 (مثل Ethereum).

الطبقة 1 : هذا هو أي L1 يحتوي على تعهدات البيانات المؤولة إلى حلول DA. يمكن أن يكون ذلك Ethereum، والذي يدعم استخدام حلول DA لـ Filecoin L2.

المجمع: حلاً أماميًا لحل Filecoin DA ، يعتبر المجمع مكونًا مركزيًا يستقبل بيانات المعاملات من L2 وعملاء DA الأخرى ويجمعها في قطاعات بحجم 32 جيجابايت مناسبة للتعبئة. على الرغم من أن التحقق البسيط من المفهوم قد يشمل مجمعًا مركزيًا ، إلا أنه يمكن أيضًا لمنصة استخدام حل DA تشغيل مجمعها الخاص. على سبيل المثال ، كجهاز مساعد لمرتب الطبقة L2 ، يكون المجمع مركزيًا مشابهًا لمرتب L2 أو موزع EigenDA. بمجرد تجميع المجمع لحمولة تقريبية تبلغ 32 جيجابايت ، يتوصل إلى اتفاق تخزين مع موفر التخزين لتخزين البيانات. يضمن للمستخدم أن يتم تضمين بياناته في هذا القطاع في شكل PoDSI (دليل الجزء الفعال) واستخدام pCID لتعريف بياناته بمجرد دخولها في الشبكة. سيتم تضمين هذا pCID في الالتزام الحالة على L1 للإشارة إلى البيانات التي تدعم المعاملات.

المدققون: يُطلب من المدققين طلب البيانات من موفر التخزين للتأكد من سلامة تعهد الحالة وإقامة دليل على الاحتيال، وفي حالة وجود دليل قابل للإثبات على الاحتيال، سيتم تقديم هذه الأدلة إلى L1.

تداول التخزين: بمجرد أن يقوم المجمع بتجميع حمولة قريبة من 32 جيجابايت من البيانات الصالحة ، فإنه سيتعاقد مع مزود التخزين لتخزين البيانات.

نشر blob (Put): لبدء Put ، سيقوم عميل DA بتقديم blob يحتوي على بيانات المعاملات إلى المجمع. يمكن أن يتم ذلك خارج السلسلة أو من خلال أوراكل المجمع داخل السلسلة. لتأكيد استلام الblob ، سيقوم المجمع بإرجاع PoDSI إلى العميل ، مما يثبت أن blob يتم تضمينه في قطاع المجمع المراد تقديمه إلى الشبكة الفرعية ، وسيتم أيضًا إرجاع pCID (معرف محتوى القطعة الفرعية). بمجرد توفير blob على Filecoin ، سيتم استخدامه من قبل العميل والأطراف ذات الصلة الأخرى للإشارة إلى blob.

ستظهر صفقات التداول على السلسلة بعد بضع دقائق من تحقيق الصفقة. أكبر عائق للتأخير هو وقت التغليف، والذي قد يستغرق ثلاث ساعات. هذا يعني أنه على الرغم من أن الصفقة قد اكتملت ويمكن للمستخدم التأكد من ظهور البيانات في الشبكة، إلا أنه لا يمكن ضمان إمكانية الاستعلام عن البيانات قبل إكمال عملية التغليف. يحتوي عميل Lotus على وظيفة البحث السريع، حيث يتم تخزين نسخة غير مغلفة من البيانات بجانب النسخة المغلفة، ويمكن توفير الخدمة فور انتقال البيانات غير المغلفة إلى مقدم الخدمة التخزين، طالما أن عملية الاستعلام لا تعتمد على إثبات ظهور البيانات المغلفة في الشبكة. ومع ذلك، يتم تحديد هذه الوظيفة من قبل مزود البيانات بنفسه، ولا تقدم كضمانة تشفيرية كجزء من البروتوكول. لتوفير ضمانة البحث السريع، يتعين تغيير آلية الإجماع وآلية العقوبة / الحافز لفرضها.

استرجاع blob (Get): يشبه عملية الوضع. يتطلب عملية استرجاع المعاملة ، وستظهر المعاملة على السلسلة في غضون بضع دقائق. ستعتمد مدة التأخير في الاسترجاع على شروط المعاملة وما إذا كانت هناك نسخ غير معبأة من البيانات مخزنة للاسترجاع السريع. في حالة الاسترجاع السريع ، ستعتمد مدة التأخير على حالة الشبكة. إذا لم يتم الاسترجاع السريع ، يتعين فتح البيانات قبل توفيرها للعميل ، وهذا يستغرق نفس الوقت الذي يستغرقه الإعداد ، أي حوالي ثلاث ساعات. بالتالي ، إذا لم تتم تحسينها ، فإن أقصى وقت للذهاب والعودة هو ست ساعات ، ويتطلب تحسينات كبيرة في خدمات البيانات قبل أن يصبح نظام DA أو دليل على الاحتيال قابلًا للتطبيق.

DA البرهان يمكن تقسيم برهان DA إلى خطوتين: توفير PoDSI الذي يتم تقديمه عند تقديم البيانات إلى المجمع أثناء عملية التداول، ثم توفير PoRep و PoST المستمرة التي تقدمها آلية الإجماع لـ Filecoin. كما هو مذكور أعلاه، يوفر PoRep و PoST ضمانات مخططة وقابلة للإثبات للتخزين والمتانة للبيانات.

الحل الذي سيتم استخدامه بشكل كبير للتواصل مع Filecoin هو الجسر، حيث يحتاج أي عميل يعتمد على DA (سواء تم بناء الدليل أم لا) إلى التفاعل مع Filecoin. يمكن للمدققين أن يقوموا بفحص أولي لـ pCID الوارد في تحويل الحالة الذي يتم نشره على L1 لضمان عدم تقديم معلومات pCID زائفة. هناك عدة طرق يمكن استخدامها لتحقيق ذلك، مثل استخدام أوراقل على L1 لنشر بيانات Filecoin أو التحقق من وجود صفقات بيانات أو قطاعات متعلقة بـ pCID من قبل المدقق. على نفس النحو، قد يكون من الضروري أيضًا استخدام محول الجسر للتحقق من صحة أو دليل الاحتيال المنشور على L1 للتأكد من صحة الدليل أو الاحتيال. المحولات المتاحة حاليًا هي Axelar و Celer.

تحليل الأمان

Filecoin تم تحقيق سلامة فقط عن طريق خفض الضمان. يمكن خفض الضمان في حالتين: خطأ في التخزين أو خطأ في الإجماع. يشير خطأ التخزين إلى عدم قدرة مزود التخزين على تقديم دليل على بيانات التخزين (PoRep أو PoST) ، وهذا يتعلق بعدم توفر البيانات في نموذجنا. خطأ في الإجماع يشير إلى سلوك خبيث في الإجماع ، حيث يعد الإجماع بروتوكولًا لإدارة سجل المعاملات ، بينما يتم تجريد FEVM من سجل المعاملات.

• خطأ القطاع يشير إلى العقوبة التي تحدث بسبب عدم تقديم دليل تخزين مستمر. يتم منح مقدمي الخدمة فترة سماح تستمر يومًا واحدًا حيث لن يتعرضوا لعقوبة بسبب أخطاء التخزين خلال هذه الفترة. بعد مرور 42 يومًا من ظهور الخطأ في القطاع، سيتم إنهاء القطاع وتدمير التكلفة المترتبة.

BR(t) = الجزء المتوقع من الجائزة (t) \ * الطاقة المعدلة لجودة القطاع

• إذا كانت هناك خطأ في قطاع ما لمدة 42 يومًا أو تم إنهاء الصفقة بشكل متعمد من قبل مزود التخزين ، فسيحدث إنهاء القطاع. تكلفة الإنهاء تعادل أعلى مبلغ تم الحصول عليه بواسطة القطاع قبل الإنهاء ، مع حد أقصى للإيرادات لمدة 90 يومًا. ستُرد رسوم المعاملة غير المدفوعة إلى المستخدم. ستُدمر التكاليف المتحققة.

max (SP (t) ، BR (StartEpoch ، 20 d) + BR (StartEpoch ، 1 d) * إنهاء RewardFactor * min (SectorAgeInDays ، 140))

• في نهاية المعاملة ، هناك قطع لممثل سوق التخزين ، وهو قطع من الضمان يقدمه مزود التخزين بعد المعاملة.

Filecoin توفر أمانًا مختلفًا تمامًا عن أمان سلاسل الكتل الأخرى. عادةً ما يتم ضمان أمان بيانات سلاسل الكتل عن طريق الاتفاق ، ولكن اتفاق Filecoin يضمن فقط أمان دفتر حسابات المعاملات وليس أمان بيانات المراجعة للمعاملات. يتطلب تخزين البيانات على Filecoin مستوى كافٍ من الأمان لتحفيز مزودي التخزين على توفير التخزين. هذا يعني أن البيانات المخزنة على Filecoin تضمن الأمان من خلال عقوبة الأخطاء والحوافز التجارية (مثل سمعة المستخدم). بعبارة أخرى ، يعتبر وجود أخطاء في البيانات على سلسلة الكتل مخالفة للاتفاق وقد يعطل أمان السلسلة أو صحة المعاملات. يتمتع Filecoin بقدرته على تحمل الأخطاء في تخزين البيانات ، وبالتالي يستخدم الاتفاق فقط لضمان أمان سجل المعاملات والأنشطة ذات الصلة بالمعاملات. يتم تغريم مزودي التخزين الذين لا يفيون بتكلفة معاملات البيانات الخاصة بهم بأقصى قيمة لمكافأة التخزين لمدة 90 يومًا ، وسيتم فقدان الضمان الذي قدموه لضمان المعاملات.

لذلك، تكلفة هجوم الاحتجاز على البيانات الناتجة من مزودي Filecoin هي فقط تكلفة فرصة إجراء عملية الاسترداد. استرداد البيانات على Filecoin يعتمد على الرسوم التي يدفعها المستخدم لتحفيز مزودي التخزين. ومع ذلك، عدم الاستجابة لطلبات استرداد البيانات لن يؤثر سلبًا على مزودي التخزين. ولتقليل مخاطر تجاهل أو رفض عمليات استرداد البيانات من قبل مزود تخزين فردي، يمكن تخزين البيانات على Filecoin بواسطة عدة مزودي تخزين.

يجب أن تأخذ الاعتبار الوقاية من التلاعب بالبيانات بسبب أن أمان البيانات الخلفية لـ Filecoin أقل بكثير من الحلول المبنية على تقنية البلوكشين. تحمى نظام إثبات Filecoin من التلاعب بالبيانات. يتم الإشارة إلى البيانات من خلال الـ CID ويمكن اكتشاف تلف البيانات فورًا من خلال الـ CID. بالتالي، لا يستطيع مزود البيانات توفير بيانات تالفة لأنه من السهل التحقق مما إذا كانت البيانات المستلمة تتطابق مع الـ CID المطلوبة. لا يمكن لمزود البيانات تخزين البيانات التالفة في موقع البيانات غير التالفة. بمجرد استلام بيانات المستخدم، يجب أن يقدم مزود البيانات إثباتًا صحيحًا لتعبئة قطاعات البيانات قبل أن يتمكن من بدء عملية تداول البيانات (حدد هذا الخيار). بالتالي، لا يمكن بدء عملية تداول التخزين باستخدام بيانات تالفة. سيتم توفير PoST خلال فترة صلاحية عملية التخزين لإثبات تفريغ الاستضافة (يرجى ملاحظة أن ذلك يمكن أن يثبت حالة استضافة قطاعات البيانات المعبأة، ويمكن أيضًا أن يثبت حالة الاستضافة منذ آخر PoST). نظرًا لأن PoST يعتمد على قطاعات التعبئة عند إنشاء الإثبات، فإن القطاعات التالفة ستؤدي إلى إثبات مزورة لـ PoST، مما يتسبب في حدوث أخطاء في القطاعات. بالتالي، لا يمكن لمزود التخزين تخزين البيانات التالفة أو توفيرها، لا يمكنه الحصول على مكافأة لتوفير خدمة للبيانات غير التالفة، ولا يستطيع تجنب العقاب بسبب تلاعبه ببيانات المستخدم.

يمكن تعزيز الأمان من خلال إضافة ضمان مقدم الخدمة بالماركتورليس المتعلق بالتخزين عن طريق زيادة الضمان المقدم. يتم تحديد الضمان حاليًا من قبل مقدمي الخدمة والمستخدمين. إذا افترضنا أن مبلغ الضمان هذا كافيًا (على سبيل المثال مثل الضمان الخاص بمحققي إثريوم) ويمكن أن يحفز مقدمي الخدمة على عدم الخيانة، فإننا نستطيع أن نتصور ما الذي يحتاج إلى ضمان الأمان الآن (على الرغم من أن هذا يعتبر غير كفؤ من الناحية الرأسمالية لأنه يتطلب هذا الضمان لضمان أمان كل فصل بلوب أو تجميع فصول البلوب). الآن، يمكن لمقدمي البيانات اختيار جعل البيانات غير متاحة لفترة تصل إلى 41 يومًا قبل إنهاء صفقة التخزين في الماركتورليس. بشكل عام، يمكننا أن نفترض أن البيانات غير متاحة قبل اليوم الأخير للصفقة. في حالة عدم وجود تنسيق بين المشاركين الخبيثين، يمكن تخفيف هذا الوضع من خلال النسخ المتعددة على مقدمي الخدمة المختلفين لضمان استمرارية خدمة البيانات.

يمكننا أن ننظر في تكلفة للمهاجم للإطاحة بالموافقة ، سواء بقبول الأدلة المزيفة أو تعديل سجل الحسابات التاريخي لحذف المعاملات من سجل الأوامر دون معاقبة مزود التخزين المسؤول. ومع ذلك ، يجب ملاحظة أنه في حالة انتهاك الأمان هذا ، يمكن للمهاجم تلاعب سجل الحسابات لـ Filecoin بحرية. إذا كان المهاجم يرغب في تنفيذ مثل هذا الهجوم ، فإنه على الأقل يحتاج إلى أغلبية حقوق Filecoin Chain. تعتمد حقوق الملكية على التخزين المقدم للشبكة ، وحجم بيانات سلسلة Filecoin حاليًا هو 25 EiB (10 ¹⁶ بايت) ، وبالتالي فإن المهاجم الضار يحتاج على الأقل إلى 12.5 EiB لتقديم سلسلته الخاصة للفوز بقاعدة اختيار الفرع. يمكن أن يقلل المخفض المرتبط بأخطاء الموافقة من هذا الوضع بمزيد من التوقيعات ، والعقوبة هي فقدان كل الضمانات المرتبطة بالرهن العقاري ومكافأة الكتلة وتعليق المشاركة في الموافقة.

فصل جانبي: وقف الهجمات على حلول DA الأخرى

رغم أن الوضع المذكور أعلاه يشير إلى نقص في قدرة Filecoin على حماية البيانات من هجمات الاحتجاز ، إلا أنه ليس هو الحالة الوحيدة.

• إثيريوم: عمومًا، يعتبر تشغيل العقدة الكاملة الطريقة الوحيدة لضمان الحصول على إجابة لطلبات الشبكة إثيريوم. وبالتالي، لا يحتاج العقدة الكاملة لتلبية طلبات استرجاع البيانات بخلاف الإجماع. هياكل مثل PeerDAS تقدم نظام تقييم الند المتساوي لاستجابة العقدة لاسترجاع البيانات، حيث يمكن أن يتم عزل العقدة التي لديها درجة منخفضة جداً (وهي في الأساس سمعة DA) عن الشبكة.
• Celestia: بالمقارنة مع هيكل Filecoin ، تتمتع Celestia بمزيد من الأمان لكل بايت ويمكنها مقاومة هجمات الاحتجاز ، ولكن الطريقة الوحيدة للاستفادة من هذا الأمان هي استضافة العقدة الكاملة. يتم مراجعة الطلبات المقدمة إلى البنية التحتية Celestia ، وإذا لم تكن تنتمي إلى الملكية والتشغيل الداخلي ، فلن يتم معاقبتها.
• EigenDA: مشابه لـ Celestia ، يمكن لأي خدمة تشغيل عقدة EigenDA المشغل لضمان استرداد بياناتها الخاصة. بالتالي ، ستتم مراجعة أي طلب استرداد بيانات خارج البروتوكول. يجب أيضًا ملاحظة أن EigenDA لديه موزع مركزي وموثوق به مسؤول عن ترميز البيانات وتعهدات KZG وتوزيع البيانات ، ويشبه مجمعنا.

البحث عن الأمان

هي القدرة على البحث ضرورية لدي ألفا تيست. في الحالة المثالية ، يجب أن تحفز قوى السوق مزودي التخزين الاقتصاديين العاقلين على قبول صفقات البحث والتنافس مع مزودين آخرين لخفض الأسعار للمستخدمين. تفترض أن هذا يكفي لإجبار مزودي البيانات على تقديم خدمات البحث ، ولكن في ضوء أهمية ألفا تيست ، فإن طلب مستوى أعلى من الأمان هو أيضًا معقول.

حاليًا ، لا يمكن ضمان الاسترداد من خلال الأمان الاقتصادي المذكور أعلاه. يحدث ذلك لأنه من الصعب جدًا من منظور التشفير أن نثق في طريقة توثيق الطرف النهائي لعدم استلام البيانات (في حالة تحدي مزود التخزين لادعاء إرسال البيانات من جانب المستخدم). لضمان الاسترداد الآمن من خلال الأمان الاقتصادي لـ Filecoin ، يُطلب ضمان الاسترداد المحلي للبروتوكول. في حالة إجراء أدنى تعديل للبروتوكول ، يعني ذلك أن الاسترداد يجب أن يكون مرتبطًا بأخطاء القطاع أو إنهاء المعاملة. Retriev هو تأكيد مفهومي يوفر ضمانات الاسترداد من خلال وساطة البيانات المتنازع عليها باستخدام “الحكماء” الموثوق بهم.

إضافة: البحث عن حلول DA الأخرى

كما هو مذكور أعلاه ، يفتقر Filecoin إلى ضمانات الاسترجاع المحلية للبروتوكول اللازمة لمنع سلوك المشاركين في التخزين (أو الاسترجاع) الاناني. في حالة Ethereum و Celestia ، الطريقة الوحيدة لضمان قراءة بيانات البروتوكول هي إما استضافة العقدة الكاملة بنفسك أو الاعتماد على SLA لمزود البنية التحتية. كمقدم لخدمة التخزين في Filecoin ، فإن ضمان الاسترجاع ليس بالأمر السهل. إعداد مماثل في Filecoin هو أن تصبح مزود تخزين (الذي يتطلب تكاليف البنية التحتية الكبيرة) وقبول صفقات التخزين نفسها التي ينشرها المستخدمون كمزودي تخزين ، وفي هذه الحالة ستكون الدفعة مقابل توفير التخزين الخاص بك.

وقت الإستجابة تحليل

بسبب تصميم نظام Filecoin للبرهان ونقص التحفيز للاستعلام، لم يتم تحسين أداء Filecoin لتأخير الاستجابة ذهابًا وإيابًا لتوفير البيانات من البيانات الأولية المنشورة إلى البيانات الأولية المُعُرَفَة. استعلامات الأداء العالي في Filecoin هي مجال بحث نشط، حيث يتغير هذا المجال مع تحسين قدرات مزودي التخزين ومع إدخال Filecoin لميزات جديدة. نحدد “الذهاب والإياب” على أنه الوقت الذي يمكن فيه تحميل البيانات بعد تقديم صفقة بيانات إلى Filecoin.

وقت الكتلة

في الإجماع المتوقع لـ FIL ، يمكن إتمام صفقات البيانات في وقت الكتلة البالغ 30 ثانية. إن ساعة هي الوقت المعتاد لتأكيد البيانات الحساسة داخل السلسلة (مثل تحويلات العملات).

معالجة البيانات

وقت معالجة البيانات يختلف بناءً على مزود التخزين والتكوين. عملية التعبئة تستغرق 3 ساعات باستخدام أجهزة تخزين قياسية. يستخدم مزودو التخزين عادةً تكوينًا خاصًا للعميل والتوازي والاستثمار في أجهزة أقوى لتقليل الوقت البالغ 3 ساعات. هذه التغييرات ستؤثر أيضًا على مدة فتح القطاعات ، ويمكن لخيار الاسترداد السريع في عميل Filecoin (مثل Lotus) تجنب هذا السيناريو تمامًا. يقوم إعداد البحث السريع بتخزين نسخ غير معبأة مع البيانات المعبأة ، مما يسرع بشكل كبير من وقت الاسترداد. بناءً على ذلك ، يمكننا أن نفترض أن أسوأ حالة تأخير من حين استلام صفقة البيانات حتى تكون البيانات متاحة في السلسلة هي 3 ساعات.

الاستنتاجات والاتجاهات المستقبلية

كتب هذا المقال حول كيفية استخدام DSN الموجودة (أي Filecoin) لبناء DA. نحن ننظر في متطلبات DA كعناصر رئيسية لبنية التوسع في Ethereum. نحن ندرس إمكانية بناء DA على DSN المبني على Filecoin ونستخدمه لاستكشاف الفرص التي ستوفرها الحلول المستندة إلى Filecoin للبيئة البيئة Ethereum ، أو أي فرصة ستستفيد من طبقة DA الفعالة من حيث التكلفة.

Filecoin البرهان على أن DSN يمكن أن يزيد بشكل كبير من كفاءة تخزين البيانات في النظام المركزي المستند إلى سلسلة الكتل، وبالنظر إلى الأسعار الحالية في السوق، يمكن توفير 100 مليون دولار عند كتابة 32 جيجابايت من البيانات. على الرغم من أن الطلب على DA لا يزال غير كافٍ لملء قطاع 32 جيجابايت، إلا أن ميزة تكلفة DA لا تزال قائمة إذا تم تغليف القطاعات الفارغة. على الرغم من أن تأخير التخزين والاسترداد الحاليين على Filecoin لا يلبون متطلبات التخزين النشطة، إلا أن العمليات المحددة لمزودي الخدمة يمكن أن توفر أداءً معقولًا وتضمن توفر البيانات في غضون 3 ساعات.

تزداد ثقة مزودي تخزين Filecoin من خلال ضمانات متغيرة مثل في EigenDA. يوسع Filecoin هذه الأمان قابلة للتعديل، مما يتيح تخزين عدد كبير من النسخ على الشبكة وبالتالي يزيد من قدرة التحمل للأخطاء البيزنطية. لمنع هجمات احتجاز البيانات بقوة، يلزم حل مشكلة استرداد البيانات ذات الضمان والأداء العالي، ولكن المنهج الوحيد الذي يضمن قابلية الاسترداد هو استضافة العقدة بنفسك أو الاعتماد على مزودي البنية التحتية.

نرى في تطوير PoDSI فرصة لـ DA ، حيث يمكن أن يحل محل DAS (إلى جانب إثبات Filecoin الحالي) لضمان تضمين البيانات في قطاعات التغليف الأكبر. وفقًا للظروف الفعلية ، قد يتسبب ذلك في بطء دورة البيانات المقبول ، حيث يمكن أن يتم نشر إثبات الاحتيال في غضون يوم واحد إلى أسبوع ، في حين يمكن لـ DA ضمان البيانات حسب الطلب. PoDSI لا يزال تقنية جديدة وقيد التطوير الكبير ، لذا لا نعرف بعد كيف ستكون فعالية PoDSI ، ولا نعرف الآليات التي يتطلبها بناء النظام المحيط به. نظرًا لأن هناك بالفعل حلولًا للقيام بعمليات حسابية على البيانات Filecoin ، فقد يكون من الممكن بالفعل وجود حلول لحساب PoDSI على البيانات المعبأة أو غير المعبأة.

إعتمادًا على تطوّر مجال DA و Filecoin ، قد يؤدي التركيب الجديد لحلول وتقنيات الدعم إلى ظهور تحققات مفهومة جديدة. كما يوضح التكامل بين Solana وشبكة Filecoin ، يتمتع DSN بإمكانات كتقنية توسعية. يوفر تكلفة تخزين البيانات على Filecoin فرصة مفتوحة مع إمكانية تحسين كبيرة. على الرغم من أن التحديات المطروحة في هذه المقالة هي في سياق دعم DA ، إلا أن حلولها النهائية ستبني العديد من الأدوات والأنظمة الجديدة خارج نطاق DA.

تعتمد البيانات الرسومية ذات الصلة على Filecoin spec و EIP-4844 و EigenDA و Celestia implementation و Celenium و Starboard و file.app و Rollups DA و ution ، بالإضافة إلى الأسعار السوقية الحالية بشكل عام.

رابط المقال الأصلي