Approfondir l'utilisabilité des données sur Filecoin

*Note de l’éditeur : Cet article est reproduit à partir du contenu original publié le 5 avril 2024 par Turan Vural Yuki Yuminaga de Fenbushi Capital. Fondé en 2015, Fenbushi Capital est le leading Blockchain gestionnaire d’actifs d’Asie avec 1,6 milliard de dollars de Actifs sous gestion. La société vise à jouer un rôle important dans le façonnement de l’avenir de la technologie Blockchain dans tous les secteurs grâce à la recherche et à l’investissement. Cet article est un exemple de ces efforts et représente les points de vue indépendants de ces auteurs, qui ont accepté de publier ici. *

La disponibilité des données (DA) est une technologie clé de l’extension d’Ethereum, qui permet aux nœuds de vérifier efficacement si les données sont disponibles sur le réseau sans avoir à héberger les données correspondantes. Cela est essentiel pour construire efficacement des extensions verticales, telles que le défilement, et d’autres formes d’extension, permettant aux nœuds d’exécution de garantir la disponibilité des données de transaction pendant la période de règlement. Cela est également crucial pour les futures mises à jour du réseau Ethereum, telles que le Sharding et d’autres formes d’extension horizontale, car les nœuds doivent prouver que les données de transaction (ou les blobs) stockées dans les fragments du réseau sont réellement disponibles sur le réseau.

Ces derniers temps, plusieurs solutions DA (telles que Celestia, EigenDA, Avail) ont été discutées et publiées dans le but de fournir une infrastructure performante et sécurisée pour la publication d’applications DA.

Par rapport à des solutions L1 telles que Ethereum, l’avantage des solutions DA externes réside dans leur capacité à fournir un support à la fois peu coûteux et performant pour les données hors chaîne. Les solutions DA sont généralement composées de leur propre chaîne publique, conçue pour offrir un stockage peu coûteux et sans autorisation. Même après modification, le stockage des données hébergées localement sur la blockchain reste extrêmement inefficace.

À cet égard, nous constatons qu’il est très intuitif d’explorer des solutions d’optimisation de stockage telles que Filecoin en tant que base pour la couche DA. Filecoin utilise sa blockchain pour coordonner les transactions de stockage entre les utilisateurs et les fournisseurs de stockage, mais permet aux données d’être stockées hors chaîne.

Dans cet article, nous avons étudié la faisabilité de la construction d’une solution DA sur un réseau de stockage décentralisé (DSN). Nous avons particulièrement pris en compte Filecoin car il est actuellement le DSN le plus largement adopté. Nous avons résumé les opportunités que ce type de solution apporterait ainsi que les défis à relever pour la construire.

La couche DA fournit les fonctionnalités suivantes pour les services qui en dépendent :

1. Sécurité de l’utilisateur : Aucun nœud ne peut être certain que les données non disponibles sont disponibles.

2. Sécurité mondiale : À l’exception de quelques nœuds, tous les nœuds sont d’accord sur la disponibilité/inutilité des données.

3. Capacité de recherche de données efficace.

Toutes ces tâches doivent être effectuées efficacement pour permettre l’expansion. La couche DA offre des performances supérieures à moindre coût dans les trois aspects mentionnés ci-dessus. Par exemple, n’importe quel nœud peut demander une copie complète des données pour prouver l’hébergement, mais cela est inefficace. En fournissant un système avec les trois aspects mentionnés ci-dessus, nous avons mis en place une couche DA qui offre la sécurité nécessaire à la coordination entre L2 et L1, et offre une limite inférieure plus solide même en présence d’une majorité malveillante.

Hébergement des données

Les données publiées sur la solution DA ont une durée de vie valide : suffisamment longue pour résoudre les litiges ou valider les transitions d’état. Les données de transaction ont seulement besoin d’une durée suffisamment longue pour valider la transition d’état correcte, ou donner aux validateurs suffisamment d’opportunités pour construire une preuve de fraude. À l’heure actuelle, Ethereum calldata est la solution la plus couramment utilisée pour les projets de disponibilité des données (rollups).

Vérification efficace des données

La méthode standard pour résoudre le problème de DA est l’échantillonnage de la disponibilité des données (DAS). Il présente des avantages de sécurité supplémentaires en renforçant la capacité des acteurs du réseau à vérifier les informations d’état de leurs pairs. Cependant, il dépend des nœuds pour effectuer l’échantillonnage : ils doivent répondre aux demandes de DAS pour s’assurer que les transactions minières ne sont pas rejetées, mais les nœuds qui demandent l’échantillon n’ont pas d’incitation positive ou négative. Du point de vue des nœuds qui demandent l’échantillon, ne pas effectuer de DAS ne sera pas puni. Par exemple, Celestia propose la première et unique implémentation légère du DAS pour les utilisateurs, offrant des hypothèses de sécurité plus solides et réduisant les coûts de vérification des données.

Accès efficace

DA doit fournir un accès aux données efficace pour les projets qui l’utilisent. Un DA lent peut devenir un goulot d’étranglement pour les services qui en dépendent, entraînant des inefficacités ou même des erreurs système.

Décentralisation du réseau de stockage

Le réseau de stockage décentralisé (DSN, tel que décrit dans le livre blanc de Filecoin) est un réseau composé de fournisseurs de stockage sans permission, qui fournit des services de stockage aux utilisateurs du réseau. En termes simples, il permet aux fournisseurs de stockage indépendants de coordonner les transactions de stockage avec les utilisateurs nécessitant ces services, et de fournir un stockage de données peu coûteux et flexible aux utilisateurs cherchant des services de stockage à bas prix. Cela est coordonné par une blockchain qui enregistre les transactions de stockage et prend en charge l’exécution de smart contracts.

Un schéma DSN est un tuple de trois protocoles : Put, Get et Manage. Ce tuple possède des attributs tels que des garanties tolérantes aux pannes et des incitations à la participation.

Put（数据） → Clé

Pour stocker les données sous une clé unique, l’application client exécute une opération de mise en place (Put). Cela est réalisé en spécifiant la durée de stockage des données sur le réseau, le nombre de copies de données stockées pour assurer la redondance, et en négociant le prix avec le fournisseur de stockage.

Obtenir (Clé secrète) → données

L’utilisateur exécute Get pour récupérer les données stockées sous la clé secrète.

Gérer

Les participants au réseau appellent le protocole de gestion pour coordonner l’espace de stockage et les services fournis par les fournisseurs, ainsi que pour la correction des erreurs. Pour Filecoin, cela est géré par la blockchain. La blockchain enregistre les transactions de données entre les utilisateurs et les fournisseurs de données, ainsi que les preuves de stockage correct des données, garantissant ainsi la maintenance des transactions de données. Les preuves générées par les fournisseurs de données en réponse aux défis du réseau sont publiées pour prouver si les données sont correctement stockées. Lorsqu’un fournisseur de stockage ne parvient pas à générer les preuves de réplication ou de protocole de l’espace-temps conformément aux exigences du protocole de gestion, une erreur de stockage se produit, ce qui entraîne une réduction des droits du fournisseur de stockage. Si plusieurs fournisseurs hébergent des copies de données sur le réseau, les transactions peuvent être remplies en recherchant de nouveaux fournisseurs de stockage, permettant ainsi l’auto-réparation.

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Opportunity DSN

Jusqu’à présent, le travail accompli par le projet DA a consisté à transformer la blockchain en une plateforme de stockage à chaud. Grâce à l’optimisation réalisée par DSN, nous pouvons simplement transformer la plateforme de stockage en une plateforme offrant une disponibilité des données, plutôt que de transformer la blockchain en une plateforme de stockage. Les garanties de sécurité économique cryptographique sont fournies par les fournisseurs de stockage sous forme de garanties en FIL natif, ce qui assure le stockage des données. Enfin, la programmabilité des transactions de stockage permet de flexibilité aux conditions de disponibilité des données.

将 DSN fonction converti en un puissant moteur pour résoudre le problème de DA est de réduire les coûts de stockage des données sous la solution de résolution DA. Comme décrit ci-dessous, le coût de stockage des données sur Filecoin est beaucoup moins cher que sur Ethereum. Avec le prix actuel de l’Ether / dollar, écrire 1 Go de données sur Ethereum coûterait plus de 3 millions de dollars et serait coupé après 21 jours. Ce coût de calldata pourrait représenter plus de la moitié des coûts de transaction agrégés basés sur Ethereum. Cependant, le coût de stockage de 1 Go sur Filecoin est inférieur à 0,0002 dollar par mois. À ce prix ou à un prix similaire, DA garantit une réduction des coûts de transaction pour les utilisateurs et contribue à améliorer les performances et la scalabilité de Web3.

Sécurité économique

Dans Filecoin, la fourniture d’espace de stockage nécessite un dépôt en garantie. Si le fournisseur ne respecte pas la transaction ou ne respecte pas les engagements du réseau, le dépôt en garantie sera réduit. Les fournisseurs de stockage qui ne fournissent pas de service encourent le risque de perdre leur dépôt en garantie et tous les bénéfices qu’ils ont réalisés.

Ajustement du mécanisme d’incitation

Filecoin a de nombreuses mesures incitatives qui sont conformes aux objectifs de DA. Filecoin fournit des mesures de dissuasion contre les comportements malveillants ou paresseux : pendant la période de consensus, les fournisseurs de stockage doivent fournir activement des preuves de stockage sous forme de preuves de réplication et de preuves d’espace-temps, et continuer à prouver l’existence du stockage sans faire l’hypothèse de la majorité honnête. Si les fournisseurs de stockage ne parviennent pas à fournir de preuves, ils verront leurs droits réduits, seront exclus du consensus et seront soumis à d’autres sanctions. Les solutions actuelles de DA manquent d’incitations pour que les nœuds exécutent les DAS, et ne peuvent compter que sur des comportements temporaires altruistes pour prouver le DA.

Programmabilité

La possibilité de personnaliser les transactions de données fait également de DSN une plate-forme DA attrayante. Les transactions de données peuvent avoir des durées différentes, ce qui permet aux utilisateurs DA basés sur DSN de ne payer que ce dont ils ont besoin pour DA, et ils peuvent également ajuster la tolérance aux pannes en définissant le nombre de réplicas à stocker sur le réseau. D’autres personnalisations sont prises en charge par smart contracts (acteurs) sur FIL, qui sont exécutés sur FEVM. Il a également contribué à la croissance de l’écosystème DApps de FIL, qu’il s’agisse de solutions de stockage axées sur le calcul comme Bacalhau ou de solutions Finance Décentralisée et liquid staking comme Glif. Retriev fournit une récupération d’ancrage incitatif avec des référents d’autorisation via FIL Actors. La programmabilité de FIL peut être utilisée pour adapter les exigences DA requises pour différentes solutions afin que les plates-formes qui s’appuient sur DA n’aient pas à payer plus de DA que nécessaire.

Les défis auxquels est confrontée l’architecture DA basée sur DSN

Dans notre enquête, nous avons identifié les défis majeurs à surmonter avant de pouvoir construire des services DA sur DSN. Pour l’instant, nous discutons de la faisabilité et nous mettrons l’accent sur FIL dans nos discussions.

Latence de preuve

Filecoin nécessite du temps pour prouver la confidentialité des transactions et l’intégrité des données. Lorsque les données sont soumises au réseau, elles sont divisées en secteurs de 32 Go et “scellées”. L’étanchéité des données est basée sur la Preuve de Réplication (PoRep) et la Preuve de Spacetime (PoST). La première prouve que le fournisseur de stockage stocke une ou plusieurs copies uniques des données, tandis que la seconde prouve que le fournisseur de stockage stocke en permanence une copie unique pendant toute la durée de la transaction de stockage. Le coût de calcul de l’étanchéité doit être élevé afin de garantir que le fournisseur de stockage ne peut pas sceller les données à la demande, compromettant ainsi la Preuve de Réplication requise. Lorsque le protocole demande régulièrement au fournisseur de stockage de fournir une preuve de stockage unique et continue, le temps de sécurité requis pour sceller doit être supérieur à la fenêtre de réponse afin que le fournisseur de stockage ne puisse pas falsifier temporairement une preuve ou une copie. Par conséquent, il peut prendre environ trois heures au fournisseur pour sceller un secteur de données.

Seuil de stockage

En raison du coût élevé des opérations d’encapsulation, la taille des secteurs qui encapsulent les données doit avoir une valeur économique. Pour les fournisseurs de stockage, le prix de stockage doit prouver que son coût d’encapsulation est raisonnable. De même, le coût de stockage des données résultantes doit être suffisamment bas (dans ce cas, environ 32 Go de blocs de données) pour que les utilisateurs soient prêts à stocker des données sur Filecoin. Bien qu’il soit possible d’encapsuler des secteurs plus petits, cela augmenterait le prix de stockage pour compenser les fournisseurs de stockage. Pour résoudre ce problème, les agrégateurs de données collectent de plus petits blocs de données auprès des utilisateurs et les soumettent à Filecoin sous forme de blocs de données d’environ 32 Go. Les agrégateurs de données s’engagent envers les données des utilisateurs en utilisant une preuve d’inclusion dans le segment de données (PoDSI) et un CID de sous-bloc (pCID), qui est utilisé par les utilisateurs pour récupérer les données à partir du réseau.

Contraintes de consensus

Filecoin utilise le mécanisme de consensus “Expected Consensus” avec un temps de bloc de 30 secondes et un temps de confirmation final de plusieurs heures, ce qui pourrait être amélioré dans un proche avenir (voir FIP-0086 pour plus d’informations sur la finalité rapide de Filecoin). Cependant, cela est souvent trop lent pour prendre en charge le débit de transactions requis par les solutions de Layer 2 qui dépendent du traitement des données de transactions par DA. Le temps de bloc de Filecoin est limité par la capacité matérielle des fournisseurs de stockage. Plus le temps de bloc est court, plus il est difficile pour les fournisseurs de stockage de générer et de fournir des preuves de stockage, et plus les pénalités pour avoir manqué la fenêtre de preuve de stockage correcte sont importantes. Pour résoudre ce problème, il est possible de raccourcir le temps de consensus en utilisant un sous-réseau de consensus interplanétaire (IPC). L’IPC utilise un consensus similaire à Tendermint et met en œuvre la randomisation avec DRAND : en cas de goulot d’étranglement avec DRAND, nous serons en mesure d’obtenir un temps de bloc de 3 secondes en utilisant le sous-réseau IPC ; en cas de goulot d’étranglement avec Tendermint, des implémentations de PoC telles que Narwhal ont atteint un temps de bloc de quelques centaines de millisecondes.

Vitesse de récupération

Le dernier obstacle est la récupération. À partir des contraintes mentionnées ci-dessus, nous pouvons déduire que Filecoin convient au stockage à froid ou au stockage tiède. Cependant, les données DA sont chaudes et nécessitent des applications à haute performance. Dans Filecoin, il est difficile d’attacher une incitation à la récupération ; les données doivent être déverrouillées avant d’être fournies à l’utilisateur final, ce qui entraîne un délai. Actuellement, la récupération rapide est réalisée en utilisant un SLA ou en stockant les données non encapsulées avec des secteurs encapsulés, mais ces deux méthodes ne sont pas fiables dans l’architecture d’une application sécurisée et sans permission sur Filecoin. En particulier, bien que la récupération puisse être garantie par FVM, la récupération rapide avec une incitation à Filecoin reste un domaine à explorer davantage.

Analyse des coûts

Dans cette section, nous examinerons les coûts engendrés par ces facteurs de conception. Nous présentons les coûts de stockage de 32 Go en tant que données calldata Ethereum, données blobdata Celestia, données blobdata EigenDA et secteurs de Filecoin (en utilisant des prix de marché proches de ceux actuels).

L’analyse met l’accent sur le prix des données Ethereum calldata : le prix des données de 32 Go est de 100 millions de dollars. Ce prix reflète le coût de sécurité derrière le consensus Ethereum et est influencé par la fluctuation des prix Ethereum et Gas. La mise à niveau Dencun introduit le Proto-Danksharding (EIP-4844), qui introduit des transactions Blob avec pour objectif 3 Blob par bloc, chacun d’une taille d’environ 125 Ko, et introduit une tarification variable des Gas Blob pour maintenir le nombre cible de Blob par bloc. Cette mise à niveau réduit le coût des données 1/5 pour Ethereum DA : c’est-à-dire que les données de Blob de 32 Go coûtent 20 millions de dollars.

Celestia et EigenDA ont connu des améliorations significatives : 32 Go de données coûtent respectivement 8 000 $ et 26 000 $. Les deux sont affectés par les fluctuations des prix du marché et reflètent dans une certaine mesure les coûts de sécurité des données de consensus : Celestia utilise son jeton natif TIA, tandis qu’EigenDA utilise Ether.

Dans tous les cas mentionnés ci-dessus, les données stockées ne sont pas permanentes. Le temps de stockage des données calldata d’Ethereum est de 3 semaines, celui des données blob est de 18 jours et la durée de stockage par défaut des blobs dans EigenDA est de 14 jours. Dans l’implémentation actuelle de Celestia, les nœuds d’archivage stockent les données blob indéfiniment, mais les nœuds légers ne peuvent échantillonner que pendant un maximum de 30 jours.

Les deux derniers tableaux sont une comparaison directe entre Filecoin et les solutions actuelles de stockage décentralisé. Le coût équivalent est d’abord répertorié pour les données d’un seul byte sur une plateforme donnée, puis le nombre de bytes de Filecoin pouvant être stockés dans le même coût et la même durée est affiché.

Cela indique que Filecoin est plusieurs ordres de grandeur moins cher que les solutions DA actuelles, et qu’il ne coûte qu’une fraction de centime de dollar pour stocker la même quantité de données dans le même laps de temps. Contrairement aux nœuds Ethereum et aux autres nœuds des solutions DA, les nœuds Filecoin, optimisés pour fournir des services de stockage, peuvent prouver le stockage au lieu de dupliquer le stockage entre chaque nœud du réseau. En ne tenant pas compte des avantages économiques pour les fournisseurs de stockage (comme le coût énergétique de l’emballage des données), les coûts de base du processus de stockage Filecoin peuvent être négligés. Comparé à Ethereum, cela indique qu’il existe des opportunités de marché pouvant atteindre des millions de dollars par Go pour les systèmes offrant des services DA sécurisés et hautes performances sur Filecoin.

Débit de traitement

“Ensuite, nous examinerons la capacité de la solution DA ainsi que les besoins générés par les principaux rollups de Layer 2.”

由于 Filecoin Bloc enregistré en tipsets, chaque Hauteur de bloc contient un grand nombre de Blocs, il n’y a donc aucune limitation en termes de nombre de transactions possibles en fonction du consensus ou de la taille du bloc. La contrainte stricte des données de Filecoin est la capacité de stockage de son réseau, et non la capacité autorisée par consensus.

Pour les besoins quotidiens de DA, nous obtenons des données à partir de Rollups DA et de l’ution fournies par Terry Chung et Wei Dai, y compris la moyenne quotidienne sur 30 jours et les données d’un jour d’échantillonnage individuel. De cette façon, nous pouvons prendre en compte la demande moyenne sans ignorer les écarts par rapport à la moyenne (par exemple, la demande d’Optimism le 15 août 2023 était d’environ 261 000 000 octets, plus de quatre fois la moyenne de 30 jours de 64 000 000 octets).

Comme on peut le voir dans ce choix, alors que les coûts de DA ont la possibilité de Goutte, les exigences DA devront être considérablement augmentées pour utiliser efficacement la taille de secteur de 32 Go de FIL. Bien que l’encapsulation d’un secteur de 32 Go avec moins de 32 Go de données soit un gaspillage de ressources, nous pouvons le faire tout en obtenant un avantage en termes de coûts.

Architecture

Dans cette section, nous allons examiner l’architecture technique que nous pourrions construire aujourd’hui. Nous examinerons cette architecture dans le contexte d’une application L2 arbitraire et de la chaîne L1 desservie par L2. Comme cette solution est une solution DA externe, similaire à Celestia et EigenDA, nous ne considérons pas Filecoin comme un exemple de L1.

Composant

Même à un niveau élevé, les DA sur Filecoin utiliseront de nombreuses fonctionnalités différentes de l’écosystème Filecoin.

Trading: Les utilisateurs en aval effectuent des transactions sur une plateforme nécessitant DA, ce qui peut être une solution de couche 2.

Plateformes utilisant DA : Ces plateformes utilisent DA en tant que service, cela peut être la publication des données de transaction sur L2 de Filecoin DA, ou l’engagement envers L1 (comme Ethereum).

Layer 1 : C’est tout L1 qui contient des engagements de données vers des solutions DA. Cela peut être Ethereum ou L2 qui prend en charge les solutions DA utilisant Filecoin.

Aggregator: Le frontend de la solution DA basée sur Filecoin est un agrégateur, qui est un composant centralisé utilisé pour recevoir les données de transaction des utilisateurs L2 et d’autres utilisateurs DA, et les agréger en secteurs de 32 Go adaptés à l’encapsulation. Bien qu’une validation conceptuelle simple inclurait un agrégateur centralisé, les plateformes utilisant la solution DA peuvent également exécuter leurs propres agrégateurs. Par exemple, en tant qu’appareil auxiliaire pour les trieuses L2, l’agrégateur centralisé est similaire aux distributeurs L2 ou EigenDA. Une fois que l’agrégateur a compilé une charge utile d’environ 32 Go, il conclut un protocole de stockage avec le fournisseur de stockage pour stocker les données. Il garantit aux utilisateurs que leurs données seront incluses dans ce secteur sous forme de PoDSI (preuve de segment de données) et que leur identifiant pCID sera utilisé pour identifier leurs données une fois qu’elles auront été introduites dans le réseau. Ce pCID sera inclus dans l’engagement d’état sur L1, afin de référencer les données qui soutiennent les transactions.

validateurs : Les validateurs demandent des données aux fournisseurs de stockage pour garantir l’intégrité de l’engagement d’état et établir des preuves de fraude. En cas de fraude prouvée, ces preuves seront soumises à L1.

Stockage des transactions : Une fois que l’agrégateur a compilé une charge utile d’environ 32 Go, il conclut une transaction de stockage avec le fournisseur de stockage pour stocker les données.

Publier le blob (Put) : Pour initier un Put, le client DA soumettra au collecteur un blob contenant les données de transaction. Cela peut être fait hors-chaîne ou via un oracle machine d’agrégation on-chain. Pour confirmer la réception du blob, le collecteur renvoie au client le PoDSI, prouvant que son blob est inclus dans le secteur d’agrégation soumis au subnet, ainsi que le pCID (identifiant de contenu de sous-segment). Une fois que le blob est mis à disposition sur Filecoin, le client et d’autres parties concernées l’utiliseront pour faire référence au blob.

Les transactions de données apparaîtront sur la chaîne après quelques minutes une fois la transaction conclue. Le délai maximum est dû au temps d’emballage, qui peut prendre jusqu’à trois heures. Cela signifie que même si la transaction est terminée et que les utilisateurs peuvent être sûrs que les données apparaîtront sur le réseau, il n’est pas possible de garantir que les données seront consultables avant que le processus d’emballage ne soit terminé. Le client Lotus dispose d’une fonction de recherche rapide, où des copies de données non encapsulées sont stockées avec des copies encapsulées, ce qui permet de fournir des services dès que les données non encapsulées sont transmises au fournisseur de stockage, tant que la recherche de transaction ne dépend pas de la preuve que les données encapsulées apparaissent sur le réseau. Cependant, cette fonction est déterminée par le fournisseur de données lui-même et n’est pas garantie par le protocole. Pour garantir une recherche rapide, il est nécessaire de modifier le consensus et les mécanismes de pénalité/récompense pour les appliquer de manière coercitive.

Récupération de blob (Get): similaire à l’opération de mise en place. Une transaction de récupération doit être effectuée, et la transaction apparaîtra sur la chaîne dans quelques minutes. Le délai de récupération dépendra des conditions de transaction et de la disponibilité de copies non encapsulées des données pour une récupération rapide. En cas de récupération rapide, le délai dépendra des conditions du réseau. Si aucune récupération rapide n’est disponible, les données doivent être déballées avant d’être fournies au client, ce qui prend le même temps que l’encapsulation, soit environ trois heures. Par conséquent, sans optimisation, notre temps de trajet maximum est de six heures. Des améliorations majeures du service de données sont nécessaires avant que cela puisse devenir un système d’arbitrage décentralisé ou une preuve de fraude viable.

DA Proof: La preuve DA peut être divisée en deux étapes : en fournissant PoDSI lors de la soumission des données au collecteur pendant le processus de transaction, puis en fournissant un engagement continu avec PoRep et PoST fournis par le mécanisme de consensus Filecoin. Comme mentionné précédemment, PoRep et PoST fournissent des garanties planifiées et prouvables pour la conservation et la pérennité des données.

Cette solution utilisera largement des ponts, car tout client dépendant de DA (qu’il construise ou non une preuve) doit pouvoir interagir avec Filecoin. Pour les transitions d’état publiées sur L1 qui contiennent pCID, les validateurs peuvent effectuer des vérifications préliminaires pour s’assurer qu’aucun pCID faux n’est soumis. Il existe plusieurs façons de le faire, par exemple en publiant un Oracle de données Filecoin sur L1 ou en vérifiant la présence de transactions ou de secteurs de données correspondant à pCID par les validateurs. De même, la validation de la validité ou de la preuve de fraude des transitions publiées sur L1 peut également nécessiter l’utilisation de ponts pour s’assurer de la validité ou de la fraude de la preuve. Les ponts actuellement disponibles sont Axelar et Celer.

Analyse de la sécurité

La cohérence de Filecoin est réalisée en réduisant les garanties. Les garanties peuvent être réduites dans deux cas : une erreur de stockage ou une erreur de consensus. Une erreur de stockage fait référence à l’incapacité du fournisseur de stockage à fournir une preuve de stockage des données (PoRep ou PoST), ce qui est lié à l’indisponibilité des données dans notre modèle. Une erreur de consensus fait référence à un comportement malveillant dans le consensus, qui est le protocole qui gère le grand livre des transactions, tandis que le FEVM est une abstraction du grand livre des transactions.

• Les erreurs de secteur se réfèrent aux sanctions imposées en cas de non-publication de preuves de stockage consécutives. Les fournisseurs de stockage bénéficient d’un délai d’un jour pendant lequel ils ne seront pas sanctionnés pour des erreurs de stockage. Après 42 jours d’erreur dans un secteur, celui-ci sera terminé et les frais associés seront détruits.

BR(t) = ProjectedRewardFraction(t) * SectorQualityAdjustedPower

• Si un secteur présente une erreur pendant 42 jours ou si le fournisseur de stockage met délibérément fin à la transaction, le secteur sera terminé. Les frais de résiliation correspondent au montant le plus élevé que le secteur ait obtenu avant la résiliation, avec un plafond de 90 jours de revenus. Les frais de transaction impayés seront remboursés à l’utilisateur. Les frais déjà engagés seront détruits.

max(SP(t), BR(StartEpoch, 20 d) + BR(StartEpoch, 1 d) \* terminationRewardFactor \* min(SectorAgeInDays, 140))

• À la fin de la transaction, il peut y avoir une réduction de l’acteur du marché du stockage, ce qui correspond à une réduction de la garantie fournie par le fournisseur de stockage après la transaction.

Filecoin offre une sécurité totalement différente de celle des autres blockchain. Habituellement, la sécurité des données de blockchain est assurée par consensus, mais le consensus de Filecoin ne garantit que la sécurité du grand livre des transactions, pas la sécurité des données de référence des transactions. Les données stockées sur Filecoin ne sont incitées à être sécurisées que si elles sont suffisamment sécurisées pour encourager les fournisseurs de stockage. Cela signifie que les données stockées sur Filecoin sont sécurisées grâce à des sanctions en cas d’erreur et à des incitations commerciales (comme la réputation des utilisateurs). En d’autres termes, une erreur de données sur la blockchain équivaut à une violation du consensus, ce qui peut compromettre la sécurité de la blockchain ou la validité de ses transactions. Filecoin a une tolérance aux erreurs pour le stockage des données, donc il utilise uniquement le consensus pour garantir la sécurité de son grand livre des transactions et des activités liées aux transactions. Les fournisseurs de stockage qui ne remplissent pas leurs obligations de transaction de données peuvent être sanctionnés par une amende pouvant aller jusqu’à 90 jours de récompense de stockage, ainsi que la perte de leur garantie fournie pour sécuriser la transaction.

Par conséquent, le coût d’une attaque de rétention de données initiée par un fournisseur Filecoin n’est que le coût d’opportunité de la transaction de récupération. La récupération des données sur Filecoin dépend des frais payés par l’utilisateur pour inciter les fournisseurs de stockage. Cependant, ne pas répondre aux demandes de récupération de données n’aura pas d’effet négatif sur les fournisseurs de stockage. Pour réduire le risque qu’un fournisseur de stockage individuel ignore ou refuse les transactions de récupération de données, les données sur Filecoin peuvent être stockées par plusieurs fournisseurs de stockage.

En raison de la sécurité économique inférieure des données de Filecoin par rapport aux solutions basées sur la blockchain, il est également nécessaire de prendre en compte la prévention de la manipulation des données. La manipulation des données est protégée par le système de preuve de Filecoin. Les données sont référencées par CID, ce qui permet de détecter immédiatement les dommages aux données. Par conséquent, les fournisseurs de données ne peuvent pas fournir de données endommagées car il est facile de vérifier si les données obtenues correspondent au CID demandé. Les fournisseurs de données ne peuvent pas stocker de données endommagées à l’emplacement des données non endommagées. Après réception des données de l’utilisateur, le fournisseur doit fournir une preuve d’emballage correcte du secteur de données pour initier la transaction de données (sélectionnez cette option). Par conséquent, il est impossible de lancer une transaction de stockage avec des données endommagées. Pendant la durée de validité de la transaction de stockage, un PoST sera fourni pour prouver la vacuité de l’hébergement (veuillez noter que cela peut prouver à la fois l’état de l’hébergement du secteur de données emballé et l’état de l’hébergement depuis le dernier PoST). Étant donné que le PoST dépend de la génération de la preuve lors de l’emballage du secteur, des secteurs endommagés entraîneront un PoST falsifié, ce qui entraînera des erreurs de secteur. Par conséquent, les fournisseurs de stockage ne peuvent ni stocker ni fournir de données endommagées, ne peuvent pas être récompensés pour fournir des services pour des données non endommagées, et ne peuvent pas éviter d’être punis pour avoir altéré les données des utilisateurs.

Vous pouvez renforcer la sécurité en augmentant les garanties que les fournisseurs de stockage promettent au marché du stockage, les garanties étant actuellement décidées par les fournisseurs de stockage et les utilisateurs. Si nous supposons que le montant de ces garanties est suffisamment élevé (par exemple, équivalent aux garanties des validateurs Ethereum) pour inciter les fournisseurs à ne pas manquer à leur promesse, alors nous pouvons envisager ce qui doit encore être assuré en termes de sécurité (bien que cela soit très inefficace en termes de capital, car ces garanties sont nécessaires pour assurer la sécurité de chaque transaction de bloc ou de secteur agrégé). Maintenant, les fournisseurs de données peuvent choisir de rendre les données indisponibles pendant un maximum de 41 jours avant que la transaction de stockage soit résiliée par l’acteur du marché du stockage. Si nous supposons que la durée de la transaction est courte, nous pouvons supposer que les données sont indisponibles jusqu’au dernier jour de la transaction. En l’absence de coordination malveillante, cette situation peut être atténuée en effectuant des copies sur plusieurs fournisseurs de stockage, afin de pouvoir continuer à fournir le service de données.

Nous pouvons considérer le coût pour un attaquant de renverser le consensus, soit en acceptant des preuves fausses, soit en modifiant l’historique du grand livre, en supprimant les transactions du livre de commandes, sans punir les fournisseurs de stockage responsables. Cependant, il est important de noter que dans ce cas de violation de la sécurité, l’attaquant peut manipuler le grand livre de Filecoin à sa guise. Pour mener une telle attaque, l’attaquant doit au moins posséder la majorité des droits dans la chaîne Filecoin. Les droits sont liés au stockage fourni au réseau, et actuellement les données de la chaîne Filecoin sont de 25 EiB (10 ¹⁶ octets), ce qui signifie qu’un acteur malveillant aurait besoin d’au moins 12,5 EiB pour fournir sa propre chaîne et remporter la règle de choix de la fourche. En réduisant les conséquences liées aux erreurs de consensus, on peut encore atténuer cette situation, avec pour sanction la perte de tout le collatéral mis en jeu et de la récompense du bloc, ainsi que la suspension de la participation au consensus.

Hors sujet: Empêcher les attaques contre d’autres solutions DA

Bien que les circonstances susmentionnées indiquent que Filecoin présente des lacunes en termes de protection des données contre les attaques de rétention, il ne s’agit pas du seul exemple.

• Ethereum: En général, la seule façon de garantir une réponse à une requête sur le réseau Ethereum est de faire fonctionner un nœud complet. Par conséquent, les nœuds complets ne sont pas tenus de répondre aux requêtes de recherche de données autres que le consensus. Des structures telles que PeerDAS introduisent un système de notation pair-à-pair pour la réponse des nœuds à la recherche de données, où les nœuds avec un score suffisamment bas (essentiellement, une réputation de DA) peuvent être isolés du réseau.
• Celestia : Comparé à la structure de Filecoin, Celestia offre une sécurité par octet plus forte et peut résister aux attaques de rétention, mais la seule façon d’utiliser cette sécurité est d’héberger un nœud complet. Les demandes adressées à l’infrastructure Celestia seront examinées et ne seront pas pénalisées si elles ne sont pas internes ou exploitées.
• EigenDA : Similaire à Celestia, tout service peut exécuter un nœud opérateur EigenDA pour assurer la récupération de ses propres données. Ainsi, toute demande de récupération de données en dehors du protocole est soumise à un examen. Veuillez noter que EigenDA dispose d’un distributeur centralisé et fiable, responsable du codage des données, de l’engagement KZG et de la distribution des données, similaire à notre agrégateur.

Recherche de sécurité

La recherche est essentielle pour DA. Idéalement, les forces du marché encourageraient les fournisseurs de stockage économiquement rationnels à accepter les transactions de recherche et à concurrencer d’autres fournisseurs pour réduire les prix pour les utilisateurs. Supposons que cela suffise à inciter les fournisseurs de données à fournir des services de recherche, mais compte tenu de l’importance de DA, il est également raisonnable d’exiger une plus grande sécurité.

Actuellement, la sécurité économique ne peut pas être garantie par les moyens susmentionnés. Cela est dû au fait qu’il est difficile de prouver de manière fiable et minimale, du point de vue de la cryptographie, que les données n’ont pas été reçues par le client (dans le cas où le client doit contester l’affirmation du fournisseur de stockage selon laquelle les données ont été envoyées). Pour assurer une sécurité de récupération via la sécurité économique de Filecoin, il est nécessaire de garantir une récupération locale du protocole. Dans le cas de modifications minimales du protocole, cela signifie que la récupération doit être associée à des erreurs de secteur ou à des transactions terminées. Retriev est une validation conceptuelle qui permet de garantir la récupération des données en résolvant les litiges de récupération à l’aide d’un “arbitre” de confiance.

Supplément: Recherche de solutions DA alternatives

Comme indiqué ci-dessus, Filecoin manque d’un protocole de garantie de récupération local nécessaire pour empêcher les comportements égoïstes des fournisseurs de stockage (ou de récupération). En ce qui concerne Ethereum et Celestia, la seule façon de garantir l’accès aux données du protocole est de gérer un nœud complet soi-même ou de faire confiance à l’accord de niveau de service (SLA) du fournisseur d’infrastructure. En tant que fournisseur de stockage Filecoin, garantir la récupération n’est pas facile. Dans Filecoin, une configuration similaire consiste à devenir un fournisseur de stockage (ce qui nécessite des coûts d’infrastructure considérables) et à réussir à accepter des transactions de stockage identiques à celles publiées par les utilisateurs, pour lesquelles vous serez payé pour fournir votre propre stockage.

Analyse de la latence

En raison de la conception du système de preuve de Filecoin et du manque d’incitation à la recherche, Filecoin n’a pas été optimisé pour offrir des performances élevées en termes de latence aller-retour, c’est-à-dire du moment où les données initiales sont publiées jusqu’au moment où les données initiales sont récupérées. La recherche de haut niveau de performance sur Filecoin est un domaine de recherche actif qui évolue constamment avec l’amélioration des capacités des fournisseurs de stockage et l’introduction de nouvelles fonctionnalités sur Filecoin. Nous définissons “round trip” comme le temps écoulé entre la soumission d’une transaction de données et le moment où les données peuvent être téléchargées à partir de Filecoin.

temps du bloc

Dans le consensus attendu de Filecoin, les transactions de données peuvent être finalisées dans un temps de bloc de 30 secondes. Une heure est le temps de confirmation typique des données sensibles hors chaîne (telles que les transferts de pièces).

Traitement des données

Le temps de traitement des données varie en fonction du fournisseur de stockage et de la configuration. Avec du matériel de stockage standard, le processus de mise en paquet prend 3 heures. Les fournisseurs de stockage réduisent généralement ce délai de 3 heures en utilisant une configuration spéciale côté client, la parallélisation et des matériels plus puissants. Cette modification affecte également la durée de déverrouillage des secteurs, mais les options de recherche rapide dans les clients Filecoin (comme Lotus) peuvent contourner complètement cette situation. Les paramètres de recherche rapide stockent les copies de données non empaquetées avec les données empaquetées, ce qui accélère considérablement le temps de recherche. Sur cette base, nous pouvons supposer que le pire délai de latence, du moment où une transaction de données est acceptée jusqu’à ce que les données soient disponibles hors chaîne, est de 3 heures.

Conclusions et orientations futures

Ce document examine comment construire un DSN (c’est-à-dire Filecoin) en utilisant l’infrastructure clé des exigences d’extension Ethereum pour les DA. Nous examinons la faisabilité de construire un DA sur un DSN basé sur Filecoin et explorons les opportunités que les solutions sur Filecoin apporteront à l’écosystème Ethereum, ou toute opportunité bénéficiant d’une couche DA rentable.

FIL Proof DSN peut améliorer considérablement l’efficacité du stockage des données dans les systèmes de décentralisation basés sur la blockchain, en économisant 100 millions de dollars par 32 Go de données écrites aux prix actuels du marché. Bien que la demande de DA ne soit pas suffisante pour remplir le secteur de 32 Go, l’avantage de coût de DA existe toujours si le secteur plus court est encapsulé. Bien que la latence actuelle de stockage et d’extraction sur FIL ne soit pas adaptée aux besoins de stockage à chaud, des opérations spécifiques effectuées par les fournisseurs de stockage peuvent fournir des performances raisonnables pour garantir la disponibilité des données dans les 3 heures.

Filecoin augmente la confiance des fournisseurs de stockage en ajustant les garanties variables, par exemple dans EigenDA. Filecoin étend cette sécurité ajustable, permettant le stockage de nombreuses copies sur le réseau, ce qui augmente la tolérance aux fautes byzantines ajustable. Pour empêcher efficacement les attaques de rétention de données, il est nécessaire de résoudre le problème de recherche de données avec garantie et haute performance. Cependant, comme toute autre solution, la seule façon de garantir réellement la recherche de données est de gérer soi-même les nœuds ou de faire confiance aux fournisseurs d’infrastructure.

Nous voyons dans le développement ultérieur de PoDSI une opportunité pour DA de remplacer DAS (avec la preuve de fraude actuelle de Filecoin) pour garantir que les données sont incluses dans des secteurs d’emballage plus grands. Selon les circonstances, cela peut rendre l’écoulement des données plus lentement tolérable car la preuve de fraude peut être publiée en 1 jour à 1 semaine, tandis que DA peut être garanti selon les besoins. PoDSI est encore une nouvelle technologie et est en cours de développement intensif, nous ne savons donc pas encore comment un PoDSI efficace se comportera ni les mécanismes nécessaires pour construire un système autour de lui. Étant donné qu’il existe déjà des solutions de calcul sur les données de Filecoin, une solution de calcul PoDSI sur des données encapsulées ou non encapsulées peut ne pas être hors de portée.

Avec le développement du DA et du domaine Filecoin, de nouvelles combinaisons de solutions et de technologies de support peuvent apporter de nouveaux concepts de validation. Comme le montre l’intégration de Solana avec le réseau Filecoin, le DSN a le potentiel d’être une technologie d’extension. Les coûts de stockage de données sur Filecoin offrent une opportunité ouverte avec un grand potentiel d’optimisation. Bien que les défis discutés dans cet article soient présentés dans le contexte du soutien à DA, leurs solutions finales construiront de nombreux nouveaux outils et systèmes en dehors de DA.

Les données du graphique sont issues de Filecoin spec, EIP-4844, EigenDA, Celestia implementation, Celenium, Starboard, file.app, Rollups DA et ution, ainsi que des prix du marché actuels.

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