Penjelasan mendalam tentang ketersediaan data di FIL

Editor’s Note: This article is reproduced from the original content published by Turan Vural Yuki Yuminaga of Fenbushi Capital on April 5, 2024. Fenbushi Capital was established in 2015 and is a leading blockchain asset management company in Asia with Assets Under Management (AUM) of 160 million USD. The company aims to play a significant role in shaping the future of blockchain technology through research and investments. This article is an example of these efforts and represents the independent views of the authors, who have agreed to publish it here.

Data ketersediaan (DA) adalah teknologi inti yang diperluas di Ethereum yang memungkinkan node untuk memverifikasi dengan efisien apakah data tersedia di jaringan tanpa perlu meng-host data terkait. Ini sangat penting untuk membangun ekstensi vertikal yang efisien, seperti rollup dan bentuk lainnya, yang memungkinkan node eksekusi untuk memastikan data transaksi tersedia selama periode penyelesaian. Ini juga sangat penting untuk ekstensi horizontal, seperti sharding dan pembaruan rencana masa depan lainnya di jaringan Ethereum, karena node perlu membuktikan bahwa data transaksi (atau blob) yang disimpan di shard jaringan sebenarnya tersedia di jaringan.

Baru-baru ini, beberapa solusi DA telah dibahas dan dirilis (misalnya Celestia, EigenDA, Avail), yang bertujuan untuk menyediakan infrastruktur yang aman dan berkinerja tinggi untuk peluncuran aplikasi DA.

Dibandingkan dengan L1 seperti Ethereum, keunggulan dari solusi DA eksternal adalah menyediakan kendaraan yang murah dan berkinerja tinggi untuk data on-chain. Solusi DA umumnya terdiri dari rantai publik mereka sendiri yang bertujuan untuk mencapai penyimpanan yang murah dan tanpa izin. Meskipun dimodifikasi, data yang dihosting lokal di blockchain tetap sangat tidak efisien.

Dengan mengingat hal itu, kami merasa intuitif untuk mengeksplorasi solusi yang dioptimalkan penyimpanan seperti FIL sebagai fondasi untuk lapisan DA. FIL menggunakan Blockchain untuk mengoordinasikan transaksi penyimpanan antara pengguna dan penyedia penyimpanan, tetapi memungkinkan data disimpan off-chain.

Dalam artikel ini, kami mempelajari kelayakan solusi DA yang dibangun di atas jaringan penyimpanan terdesentralisasi (DSN). Kami secara khusus mempertimbangkan Filecoin karena ini adalah salah satu DSN yang paling banyak digunakan hingga saat ini. Kami menguraikan peluang yang akan dibawa oleh solusi semacam ini serta tantangan yang perlu diatasi dalam membangun solusi ini.

DA lapisan menyediakan fungsi-fungsi berikut untuk layanan yang bergantung padanya:

1. Keamanan Pengguna: Tidak ada node yang dapat memastikan bahwa data yang tidak tersedia dapat tersedia.

2. Keamanan Global: Kecuali sedikit node, semua node setuju tentang ketersediaan/tidak ketersediaan data.

3. Kemampuan pencarian data yang efisien.

Semua ini perlu diselesaikan dengan efisien untuk mencapai skala yang lebih besar. Lapisan DA memberikan kinerja yang lebih tinggi dengan biaya yang lebih rendah pada tiga poin di atas. Misalnya, setiap node dapat meminta salinan lengkap data untuk membuktikan pengelolaan, tetapi ini tidak efisien. Dengan menyediakan sistem yang mencakup tiga poin di atas, kami telah mengimplementasikan lapisan DA yang dapat menyediakan keamanan yang diperlukan untuk koordinasi L2 dan L1, dan memberikan batas bawah yang lebih kuat dalam situasi mayoritas jahat.

Hosting Data

Data yang diposting ke solusi DA memiliki siklus hidup yang valid: waktu yang cukup lama untuk menyelesaikan sengketa atau memverifikasi perubahan status. Data transaksi hanya perlu memiliki waktu yang cukup lama untuk memverifikasi perubahan status yang benar, atau memberikan kesempatan yang cukup bagi validator untuk membangun bukti penipuan. Saat ini, calldata Ethereum adalah solusi yang paling umum digunakan untuk proyek-proyek rollups.

Verifikasi Data yang Efisien

Data Availability Sampling (DAS) adalah metode standar untuk mengatasi masalah DA. Ini memiliki keuntungan keamanan tambahan yang meningkatkan kemampuan Actor jaringan untuk memverifikasi informasi status dari rekan-rekannya. Namun, ini bergantung pada node-node untuk melakukan sampling: harus merespons permintaan DAS untuk memastikan transaksi penambangan tidak ditolak, tetapi tidak ada insentif positif atau negatif bagi node untuk meminta sampel. Dari sudut pandang node yang meminta sampel, tidak ada hukuman negatif untuk tidak melakukan DAS. Misalnya, Celestia menyediakan implementasi klien pengguna ringan pertama dan satu-satunya yang melakukan DAS, memberikan asumsi keamanan yang lebih kuat kepada pengguna dan mengurangi biaya verifikasi data.

Akses yang Efisien

DA perlu menyediakan akses data yang efisien untuk proyek yang menggunakannya. DA yang lambat dapat menjadi bottleneck bagi layanan yang bergantung padanya, yang dapat mengakibatkan efisiensi yang rendah atau bahkan kesalahan sistem.

Desentralisasi jaringan penyimpanan

Desentralisasi jaringan penyimpanan (DSN, seperti yang dijelaskan dalam White Paper Filecoin) adalah jaringan tanpa izin yang terdiri dari penyedia penyimpanan yang menyediakan layanan penyimpanan bagi pengguna jaringan. Secara tidak resmi, ini memungkinkan penyedia penyimpanan independen untuk berkoordinasi dengan pengguna yang membutuhkan layanan penyimpanan dan menyediakan penyimpanan data yang murah dan elastis bagi pengguna yang mencari layanan penyimpanan murah. Ini dilakukan melalui koordinasi blockchain yang mencatat transaksi penyimpanan dan mendukung eksekusi smart contract.

DSN scheme adalah tupel dari tiga protokol: Put, Get, dan Manage. Tupel ini memiliki sifat toleransi kesalahan dan insentif partisipasi.

Masukkan (Data) → Key

Untuk menyimpan data di bawah kunci tunggal, aplikasi pengguna melakukan Put. Ini dilakukan dengan menentukan batas waktu penyimpanan data di jaringan, jumlah salinan data yang disimpan untuk redundansi, dan harga yang dinegosiasikan dengan penyedia penyimpanan.

Dapatkan (Kunci Rahasia) data →

Pengguna melakukan operasi Get untuk mengambil data yang disimpan di bawah kunci.

Kelola

Pengguna jaringan memanggil protokol manajemen untuk mengoordinasikan penyediaan ruang penyimpanan dan layanan yang diberikan oleh penyedia, serta untuk memperbaiki kesalahan. Untuk Filecoin, ini dikelola melalui blockchain. Blockchain ini mencatat transaksi data antara pengguna dan penyedia data, serta bukti penyimpanan yang benar, untuk memastikan keberlanjutan transaksi data. Bukti ini dihasilkan oleh penyedia data sebagai respons terhadap tantangan jaringan, untuk membuktikan bahwa data disimpan dengan benar. Jika penyedia penyimpanan gagal menghasilkan bukti replikasi atau bukti ruang penyimpanan sesuai dengan persyaratan protokol manajemen, maka akan terjadi kesalahan penyimpanan yang dapat mengurangi kepentingan penyedia. Jika ada beberapa penyedia yang menyimpan salinan data di jaringan, transaksi dapat diselesaikan dengan mencari penyedia penyimpanan baru, sehingga dapat memulihkan diri sendiri.

Peluang DSN

Sejauh ini, pekerjaan yang dilakukan oleh proyek DA adalah mengubah blockchain menjadi platform penyimpanan panas. Karena DSN telah dioptimalkan untuk penyimpanan, daripada mengubah blockchain menjadi platform penyimpanan, kita dapat dengan mudah mengubah platform penyimpanan menjadi platform yang menyediakan ketersediaan data. Jaminan yang diberikan oleh penyedia penyimpanan dalam bentuk token FIL asli dapat memberikan keamanan ekonomi yang terenkripsi untuk memastikan penyimpanan data. Akhirnya, keberdayaan transaksi penyimpanan dapat memberikan fleksibilitas untuk ketentuan ketersediaan data.

DSN mengubah menjadi motivasi terkuat untuk mengatasi masalah DA adalah untuk menurunkan biaya penyimpanan data dalam solusi DA. Seperti yang dijelaskan di bawah ini, biaya penyimpanan data di Filecoin jauh lebih murah daripada di Ethereum. Dengan mempertimbangkan harga Ether saat ini dalam dolar, menulis 1 GB calldata ke Ethereum akan membutuhkan biaya lebih dari 3 juta dolar dan harus dipotong setelah 21 hari. Biaya calldata ini mungkin mencakup lebih dari setengah dari biaya transaksi agregat berdasarkan Ethereum. Namun, biaya penyimpanan 1 GB di Filecoin kurang dari 0,0002 dolar per bulan. Dengan harga ini atau harga serupa lainnya, DA akan memastikan penurunan biaya transaksi pengguna dan membantu meningkatkan kinerja dan skalabilitas Web3.

Keamanan Ekonomi

Dalam Filecoin, penyediaan ruang penyimpanan memerlukan Jaminan. Jika penyedia tidak memenuhi transaksi atau tidak mematuhi jaminan jaringan, jaminan akan dikurangi. Penyedia penyimpanan yang tidak dapat menyediakan layanan akan menghadapi risiko kehilangan jaminan dan keuntungan apa pun yang diperolehnya.

Penyesuaian insentif

Filecoin memiliki banyak mekanisme insentif yang konsisten dengan tujuan DA. Filecoin memberikan tindakan pencegahan terhadap perilaku jahat atau malas: selama konsensus, penyedia penyimpanan harus secara aktif menyediakan bukti penyimpanan dalam bentuk bukti replikasi dan bukti ruang-waktu, terus-menerus membuktikan keberadaan penyimpanan tanpa asumsi mayoritas yang jujur. Jika penyedia penyimpanan gagal menyediakan bukti, mereka akan mengalami pemotongan ekuitas, dikeluarkan dari konsensus, dan menerima hukuman lainnya. Solusi DA saat ini kurang memiliki insentif untuk menjalankan DAS pada node, hanya mengandalkan perilaku altruisme sementara untuk membuktikan DA.

Keberprograman

定ifikasi kemampuan perdagangan data juga membuat DSN menjadi platform DA yang menarik. Perdagangan data dapat memiliki durasi yang berbeda-beda, sehingga pengguna DA berbasis DSN hanya perlu membayar biaya DA yang mereka butuhkan, dan juga dapat mengatur jumlah salinan yang akan disimpan di seluruh jaringan untuk menyesuaikan kemampuan toleransi kesalahan. Penyesuaian lebih lanjut didukung oleh kontrak pintar (Actors) di Filecoin, yang dieksekusi di FEVM. Ini juga mendorong ekosistem DApps Filecoin menjadi semakin berkembang, mulai dari solusi penyimpanan berbasis komputasi seperti Bacalhau hingga solusi DeFi dan Likuiditas staking seperti Glif. Retriev menyediakan insentif pengambilan dengan hakim berlisensi melalui Filecoin Actors. Keterprograman Filecoin dapat digunakan untuk menyesuaikan persyaratan DA yang diperlukan oleh berbagai solusi, sehingga platform yang bergantung pada DA tidak perlu membayar untuk DA yang melebihi kebutuhan mereka.

Tantangan yang Dihadapi oleh Arsitektur DA Berbasis DSN

Dalam survei kami, kami menemukan tantangan besar yang perlu diatasi sebelum membangun layanan DA di DSN. Saat ini, yang kami diskusikan adalah kelayakan implementasi, dan kami akan fokus membahas FIL.

Latensi Pembuktian

Filecoin memerlukan waktu untuk membuktikan integritas transaksi dan penyimpanan data dengan bukti enkripsi. Ketika data dikirim ke jaringan, data tersebut akan dibagi menjadi sektor sebesar 32 GB dan “dipaketkan”. Pembungkusan data adalah dasar dari Bukti Replikasi dan Bukti Waktu dan Ruang, yang pertama membuktikan penyedia penyimpanan menyimpan satu atau beberapa salinan data unik, dan yang terakhir membuktikan penyedia penyimpanan terus menyimpan satu salinan unik selama periode transaksi penyimpanan. Biaya komputasi untuk pembungkusan harus tinggi agar penyedia penyimpanan tidak dapat membungkus data sesuai permintaan dan merusak Bukti Replikasi yang diperlukan. Ketika protokol secara teratur meminta bukti penyimpanan yang unik dan berkesinambungan dari penyedia penyimpanan, waktu keamanan yang diperlukan untuk pembungkusan harus lebih lama dari jendela respons sehingga penyedia penyimpanan tidak dapat dengan mudah memalsukan bukti atau salinan. Oleh karena itu, penyedia mungkin membutuhkan sekitar tiga jam untuk membungkus satu sektor data.

Ambang Penyimpanan

Karena biaya komputasi untuk operasi pembungkusan tinggi, ukuran sektor pembungkusan data harus memiliki nilai ekonomi. Bagi penyedia penyimpanan, harga penyimpanan harus membuktikan bahwa biaya pembungkusan yang masuk akal, begitu juga biaya penyimpanan data yang dihasilkan harus cukup rendah (dalam contoh ini, sekitar 32 GB blok data), agar pengguna bersedia menyimpan data di Filecoin. Meskipun sektor yang lebih kecil dapat dibungkus, hal ini akan meningkatkan harga penyimpanan untuk mengkompensasi penyedia penyimpanan. Untuk mengatasi masalah ini, pengumpul data mengumpulkan blok data yang lebih kecil dari pengguna dan mengirimkannya ke Filecoin sebagai blok data yang mendekati 32 GB. Pengumpul data melakukan komitmen terhadap data pengguna dengan menggunakan bukti Penyimpanan Data Segmen (PoDSI) dan CID sub-blok (pCID), di mana PoDSI menjamin bahwa data pengguna termasuk dalam sektor, dan pCID digunakan oleh pengguna saat mengambil data dari jaringan.

Konsensus Keterbatasan

Filecoin mekanisme konsensus “Expected Consensus” memiliki waktu blok 30 detik dengan waktu konfirmasi akhir beberapa jam, yang mungkin akan ditingkatkan di masa depan (untuk kepastian akhir cepat Filecoin, lihat FIP-0086). Ini umumnya terlalu lambat untuk mendukung throughput transaksi yang diperlukan oleh Layer 2 yang bergantung pada pemrosesan data DA. Waktu blok Filecoin dibatasi oleh batas keras penyedia penyimpanan. Semakin pendek waktu blok, semakin sulit bagi penyedia penyimpanan untuk menghasilkan dan menyediakan bukti penyimpanan, dan semakin banyak hukuman kesalahan yang diderita karena melewatkan jendela bukti penyimpanan yang benar. Untuk mengatasi masalah ini, dapat menggunakan subnet Inter-Planetary Consensus (IPC) untuk memperpendek waktu konsensus. IPC menggunakan konsensus yang mirip dengan Tendermint dan implementasi DRAND untuk mencapai keacakan: dalam situasi di mana DRAND menjadi bottleneck, kita akan dapat mencapai waktu blok 3 detik menggunakan subnet IPC; dalam situasi di mana Tendermint menjadi bottleneck, PoC seperti Narwhal telah mengimplementasikan waktu blok dalam hitungan ratusan milidetik.

Kecepatan pengambilan

Tantangan terakhir adalah pengambilan. Dari batasan-batasan di atas, kita dapat menyimpulkan bahwa Filecoin cocok untuk penyimpanan dingin atau penyimpanan hangat. Namun, data DA adalah panas dan membutuhkan dukungan aplikasi berkinerja tinggi. Dalam Filecoin, pengait insentif untuk pengambilan sangat sulit; data harus di-unseal sebelum disediakan ke sisi pengguna, ini akan meningkatkan latensi. Saat ini, pengambilan cepat dicapai melalui SLA atau menyimpan data yang tidak terenkripsi bersama dengan sektor yang terenkripsi, tetapi kedua metode ini tidak dapat diandalkan dalam arsitektur aplikasi yang aman dan tanpa izin di Filecoin. Terutama, bukti Retriev dapat dijamin melalui FVM, namun pengambilan cepat yang dikaitkan dengan insentif di Filecoin tetap menjadi area yang perlu diteliti lebih lanjut.

Analisis Biaya

Dalam bagian ini, kita akan mempertimbangkan biaya yang timbul dari faktor-faktor desain ini. Kami menunjukkan biaya penyimpanan 32 GB sebagai calldata Ethereum, blobdata Celestia, blobdata EigenDA, dan sektor Filecoin (menggunakan harga pasar yang mendekati saat ini).

Analisis menekankan harga calldata Ethereum: harga data 32 GB adalah 100 juta dolar. Harga ini mencerminkan biaya keamanan di balik konsensus Ethereum dan dipengaruhi oleh fluktuasi harga Ethereum dan Gas. Peningkatan Danksharding memperkenalkan Proto-Danksharding (EIP-4844), memperkenalkan transaksi Blok, dengan tujuan 3 Blok per blok, masing-masing dengan ukuran sekitar 125 KB, dan memperkenalkan penetapan harga Gas Blok yang dapat berubah, untuk mempertahankan jumlah Blok yang diinginkan per blok. Peningkatan ini telah mengurangi biaya Data Awam Ethereum menjadi 1/5: 32 GB data blok sekarang hanya membutuhkan biaya 20 juta dolar.

Celestia dan EigenDA telah mengalami peningkatan signifikan: 32 GB data masing-masing membutuhkan $8.000 dan $26.000. Keduanya dipengaruhi oleh fluktuasi harga pasar dan sebagian mencerminkan biaya keamanan data konsensus: Celestia menggunakan token TIA aslinya, sedangkan EigenDA menggunakan Ether.

Dalam semua kasus di atas, data yang disimpan tidak bersifat permanen. Waktu penyimpanan calldata Ethereum adalah 3 minggu, waktu penyimpanan blob adalah 18 hari, dan batas waktu penyimpanan blob EigenDA adalah 14 hari. Dalam implementasi Celestia saat ini, node arsip menyimpan data blob tanpa batas waktu, tetapi node cahaya hanya dapat menyimpan sampel selama maksimum 30 hari.

“Data terakhir dari dua tabel ini adalah perbandingan langsung antara Filecoin dan solusi DA saat ini. Biaya setara pertama kali mencantumkan biaya data per byte tunggal di platform yang diberikan, kemudian menampilkan jumlah byte Filecoin yang dapat disimpan dengan biaya yang sama dalam waktu yang sama.”

Ini menunjukkan bahwa Filecoin jauh lebih murah daripada solusi DA saat ini, dengan biaya hanya beberapa sen untuk menyimpan jumlah data yang sama dalam waktu yang sama. Berbeda dengan node Ethereum dan solusi DA lainnya, node Filecoin dioptimalkan untuk menyediakan layanan penyimpanan, dengan sistem bukti memungkinkan node membuktikan penyimpanan tanpa menggandakan penyimpanan antar setiap node dalam jaringan. Biaya dasar proses penyimpanan Filecoin dapat diabaikan tanpa mempertimbangkan efisiensi ekonomi penyedia penyimpanan (seperti biaya energi untuk mengemas data). Dibandingkan dengan Ethereum, ini menunjukkan bahwa ada peluang pasar yang bernilai jutaan dolar AS per GB untuk sistem yang menyediakan layanan DA yang aman dan berkualitas tinggi di Filecoin.

Troughput

Selanjutnya, kami akan mempertimbangkan kapasitas solusi DA dan permintaan yang dihasilkan oleh rollups Layer 2 utama.

Karena blockchain Filecoin diorganisir dalam bentuk tipsets, setiap tinggi blok memiliki beberapa blok, sehingga jumlah transaksi yang dapat dilakukan tidak terbatas oleh konsensus atau ukuran blok. Pembatasan data ketat Filecoin adalah kapasitas penyimpanan di jaringan, bukan kapasitas yang diizinkan oleh konsensus.

Untuk kebutuhan harian DA, kami mendapatkan data dari Rollups DA dan ution yang disediakan oleh Terry Chung dan Wei Dai, termasuk rata-rata harian dalam 30 hari dan data hari sampel tunggal. Dengan cara ini, kami dapat mempertimbangkan kebutuhan rata-rata tanpa mengabaikan deviasi dari nilai rata-rata (misalnya, kebutuhan Optimism pada 15 Agustus 2023 adalah sekitar 261.000.000 byte, lebih dari empat kali lipat dari rata-rata 30 hari sebesar 64.000.000 byte).

Dari pilihan ini dapat dilihat bahwa meskipun biaya DA memiliki peluang untuk dikurangi, diperlukan peningkatan yang signifikan dalam permintaan DA agar dapat memanfaatkan efektif ukuran sektor 32 GB Filecoin. Meskipun mengemas data kurang dari 32 GB ke dalam sektor 32 GB akan menyia-nyiakan sumber daya, tetapi kita dapat melakukannya dengan cara ini dan tetap mendapatkan keuntungan biaya.

Arsitektur

Dalam bagian ini, kita akan mempertimbangkan arsitektur teknologi yang dapat kita bangun hari ini. Kami akan mempertimbangkan arsitektur ini dalam konteks aplikasi L2 apa pun dan rantai L1 yang dilayani oleh L2 tersebut. Karena solusi ini adalah solusi DA eksternal, seperti Celestia dan EigenDA, maka kami tidak menganggap Filecoin sebagai contoh L1.

Komponen

Meskipun pada tingkat yang lebih tinggi, DA di Filecoin juga akan memanfaatkan berbagai fitur ekosistem Filecoin.

Transaksi: Pengguna di hilir melakukan transaksi di platform yang membutuhkan DA, ini mungkin L2.

Platform Penggunaan DA: Platform-platform ini menggunakan DA sebagai layanan, ini bisa berupa publikasi data transaksi ke Filecoin DA L2, atau komitmen terhadap L1 (seperti Ethereum).

Layer 1 : Ini adalah L1 yang mencakup komitmen data solusi DA. Ini dapat berupa Ethereum, L2 yang mendukung solusi DA menggunakan Filecoin.

Aggregator: Solusi frontend DA berbasis Filecoin adalah aggregator, yang merupakan komponen terpusat yang digunakan untuk menerima data transaksi dari L2 dan pengguna DA lainnya, dan menggabungkannya menjadi sektor sektor 32 GB yang cocok untuk dikemas. Meskipun validasi konsep sederhana akan mencakup aggregator terpusat, platform yang menggunakan solusi DA juga dapat menjalankan aggregator mereka sendiri. Misalnya, sebagai perangkat pendukung L2 sorter, penggunaan aggregator ini mirip dengan disperser L2 sorter atau EigenDA. Begitu aggregator telah mengumpulkan payload hampir 32 GB, itu akan mencapai kesepakatan penyimpanan dengan penyedia penyimpanan untuk menyimpan data. Pengguna dijamin bahwa data mereka akan disertakan dalam sektor ini dalam bentuk PoDSI (bukti pengandung segmen data) dan data mereka akan diidentifikasi menggunakan pCID setelah masuk ke jaringan. pCID ini akan dimasukkan dalam komitmen status di L1 sebagai referensi untuk data yang mendukung transaksi.

validator: Validator meminta data dari penyedia penyimpanan untuk memastikan integritas komitmen status dan membangun bukti penipuan. Jika ada bukti penipuan yang dapat dibuktikan, bukti-bukti ini akan diserahkan ke L1.

Transaksi Penyimpanan: Begitu Agregator mengkompilasi muatan dengan ukuran hampir 32 GB, Agregator akan melakukan transaksi penyimpanan dengan penyedia penyimpanan untuk menyimpan data.

Menyebarkan blob (Put): Untuk memulai Put, klien DA akan mengirimkan blob yang berisi data transaksi ke agregator. Ini dapat dilakukan melalui off-chain atau melalui mesin oracle agregator on-chain. Agregator akan mengirimkan PoDSI kembali ke klien untuk mengkonfirmasi penerimaan blob, ini akan membuktikan bahwa blob tersebut akan dimasukkan ke dalam sektor agregat yang akan dikirimkan ke subnet, dan juga akan mengembalikan pCID (Identifier Konten Subsektor). Setelah blob tersedia di Filecoin, klien dan pihak terkait lainnya akan menggunakannya untuk merujuk blob tersebut.

Data transaksi akan muncul di atas rantai dalam beberapa menit setelah transaksi tercapai. Kendala terbesar dari keterlambatan adalah waktu pembungkusan, yang mungkin memakan waktu tiga jam. Ini berarti meskipun transaksi sudah selesai dan pengguna dapat yakin bahwa data akan muncul di jaringan, data tidak dapat diakses sebelum proses pembungkusan selesai. Klien Lotus memiliki fitur pengambilan cepat di mana salinan data yang belum dibungkus disimpan bersama salinan yang sudah dibungkus, sehingga layanan dapat segera tersedia setelah data yang belum dibungkus dikirim ke penyedia penyimpanan data, asalkan pengambilan transaksi tidak bergantung pada bukti data yang dibungkus muncul di jaringan. Namun, fitur ini ditentukan oleh penyedia data dan tidak disediakan sebagai jaminan enkripsi dalam protokol. Untuk memberikan jaminan pengambilan cepat, perlu ada perubahan dalam konsensus dan mekanisme hukuman/insentif yang diterapkan.

Pengambilan blob (Get): Mirip dengan operasi put. Membutuhkan transaksi pengambilan yang akan muncul di dalam rantai dalam beberapa menit. Keterlambatan pengambilan akan tergantung pada ketentuan transaksi dan apakah salinan data yang tidak terenkapsulasi disimpan untuk pengambilan cepat. Dalam kasus pengambilan cepat, keterlambatan akan tergantung pada kondisi jaringan. Jika tidak ada pengambilan cepat, data perlu dienkapsulasi sebelum disediakan ke sisi pengguna, yang membutuhkan waktu yang sama dengan waktu yang dibutuhkan untuk pengenkapsulasian, sekitar tiga jam. Oleh karena itu, tanpa adanya optimasi, waktu putar terbesar kami adalah enam jam, dan perlu dilakukan perbaikan signifikan pada layanan data sebelum ini menjadi sistem DA atau bukti penipuan yang memungkinkan.

DA Certificate: Sertifikat DA dapat dibagi menjadi dua langkah: dengan menggunakan PoDSI yang diberikan saat mengirimkan data ke aggregator selama proses transaksi, dan kemudian dengan memberikan komitmen berkelanjutan menggunakan PoRep dan PoST yang disediakan oleh mekanisme konsensus Filecoin. Seperti yang telah dijelaskan di atas, PoRep dan PoST memberikan jaminan yang direncanakan dan dapat dibuktikan untuk penyimpanan dan ketahanan data.

Solusi ini akan menggunakan bridge secara luas, karena setiap sisi pengguna yang bergantung pada DA (baik membangun bukti atau tidak) harus dapat berinteraksi dengan Filecoin. Untuk transisi status yang dipublikasikan ke L1 yang mencakup pCID, validator dapat melakukan pemeriksaan awal untuk memastikan tidak ada pCID palsu yang diajukan. Ada beberapa cara untuk melakukannya, misalnya dengan menggunakan Oracle yang mempublikasikan data Filecoin di L1, atau dengan memverifikasi transaksi data atau sektor yang terkait dengan pCID melalui validator. Demikian pula, verifikasi keabsahan atau bukti penipuan yang dipublikasikan ke L1 juga mungkin memerlukan penggunaan bridge untuk memastikan validitas atau keaslian bukti tersebut. Bridge yang tersedia saat ini adalah Axelar dan Celer.

Analisis Keamanan

Integritas Filecoin dicapai dengan mengurangi jaminan. Ada dua kasus di mana jaminan dapat dikurangi: kesalahan penyimpanan atau kesalahan konsensus. Kesalahan penyimpanan merujuk pada penyedia penyimpanan yang tidak dapat menyediakan bukti data penyimpanan (PoRep atau PoST), ini terkait dengan ketersediaan data yang kurang dalam model kami. Kesalahan konsensus merujuk pada perilaku jahat dalam konsensus, konsensus adalah protokol yang mengelola buku besar transaksi, sementara FEVM adalah abstraksi dari buku besar transaksi.

01928374656574839201

• Kesalahan sektor mengacu pada hukuman yang terjadi ketika bukti penyimpanan yang berkelanjutan tidak diterbitkan. Penyedia penyimpanan diberikan periode penangguhan selama satu hari di mana mereka tidak akan dihukum karena kesalahan penyimpanan. Setelah 42 hari sejak kesalahan sektor terjadi, sektor tersebut akan dihentikan. Biaya yang dihasilkan akan dihancurkan.

BR(t) = ProjectedRewardFraction(t) * SectorQualityAdjustedPower

• Jika sebuah sektor mengalami kesalahan selama 42 hari atau penyedia penyimpanan dengan sengaja menghentikan transaksi, maka sektor tersebut akan dihentikan. Biaya penghentian akan setara dengan jumlah tertinggi yang diperoleh sektor sebelum dihentikan, dengan batas atas penghasilan selama 90 hari. Biaya transaksi yang belum dibayar akan dikembalikan kepada pengguna. Biaya yang telah terjadi akan dihancurkan.

maks(SP(t), BR(StartEpoch, 20 d) + BR(StartEpoch, 1 d) * terminationRewardFactor * menit (SectorAgeInDays, 140))

• Pada akhir transaksi, akan terjadi pemangkasan Aktor Pasar Penyimpanan, ini adalah pemangkasan jaminan yang diberikan oleh penyedia penyimpanan setelah transaksi.

Filecoin menyediakan keamanan yang berbeda dengan keamanan blockchain lainnya. Data blockchain umumnya diamankan melalui konsensus, sementara konsensus Filecoin hanya menjamin keamanan buku besar transaksi, bukan keamanan data referensi transaksi. Data yang disimpan di Filecoin hanya akan memiliki keamanan yang memadai untuk mendorong penyedia penyimpanan menyediakan penyimpanan. Ini berarti data yang disimpan di Filecoin diamankan melalui hukuman kesalahan dan insentif bisnis (misalnya reputasi pengguna). Dengan kata lain, kesalahan data di blockchain setara dengan melanggar konsensus, yang dapat merusak keamanan blockchain atau validitas transaksinya. Filecoin memiliki toleransi kesalahan dalam penyimpanan data, sehingga hanya menggunakan konsensus untuk menjamin keamanan buku besar transaksi dan aktivitas transaksi terkait. Biaya bagi penyedia penyimpanan yang gagal memenuhi transaksi datanya adalah denda hadiah penyimpanan maksimum 90 hari, dan jaminan yang mereka berikan untuk memastikan transaksi akan hilang.

Oleh karena itu, biaya serangan penahanan data yang berasal dari penyedia Filecoin hanya merupakan biaya kesempatan untuk melakukan transaksi pengambilan. Pengambilan data di Filecoin bergantung pada biaya yang dibayarkan oleh pengguna untuk mendorong penyedia penyimpanan. Namun, tidak merespons permintaan pengambilan data tidak akan berdampak negatif pada penyedia penyimpanan. Untuk mengurangi risiko penyedia penyimpanan tunggal mengabaikan atau menolak transaksi pengambilan data, data di Filecoin dapat disimpan oleh beberapa penyedia penyimpanan.

Karena keamanan ekonomi di balik data Filecoin jauh lebih rendah daripada solusi berbasis blockchain, perlindungan terhadap manipulasi data juga harus dipertimbangkan. Manipulasi data dilindungi oleh sistem bukti Filecoin. Data diacu oleh CID, dan kerusakan data dapat segera terdeteksi melalui CID. Oleh karena itu, penyedia data tidak dapat menyediakan data yang rusak karena mudah untuk memverifikasi apakah data yang diterima sesuai dengan CID yang diminta. Penyedia data tidak dapat menyimpan data yang rusak di lokasi data yang tidak rusak. Setelah menerima data pengguna, penyedia harus menyediakan bukti yang benar untuk sektor data yang terbungkus sebelum memulai transaksi data (pilih ini). Oleh karena itu, tidak mungkin memulai transaksi penyimpanan dengan data yang rusak. Selama masa berlaku transaksi penyimpanan, PoST akan disediakan untuk membuktikan keadaan penyimpanan yang kosong (perhatikan bahwa ini akan membuktikan keadaan penyimpanan sektor data yang terbungkus serta keadaan penyimpanan sejak PoST terakhir). Karena PoST bergantung pada sektor terbungkus saat menghasilkan bukti, sektor yang rusak akan menyebabkan PoST palsu, yang pada gilirannya akan menyebabkan kesalahan sektor. Oleh karena itu, penyedia penyimpanan tidak dapat menyimpan atau menyediakan data yang rusak, tidak dapat memperoleh imbalan karena menyediakan layanan untuk data yang tidak rusak, dan tidak dapat menghindari hukuman karena memanipulasi data pengguna.

Anda dapat meningkatkan keamanan dengan menambahkan jaminan kepada pasar penyimpanan yang dijanjikan oleh Pelaku Pasar Penyimpanan, jaminan saat ini ditentukan oleh penyedia penyimpanan dan pengguna. Jika kita berasumsi bahwa jumlah jaminan ini cukup tinggi (misalnya, sama dengan jaminan validator Ethereum), cukup untuk mendorong penyedia untuk tidak melanggar, maka kita dapat berpikir ada apa lagi yang perlu dipastikan keamanannya (meskipun ini sangat tidak efisien secara modal, karena membutuhkan jaminan ini untuk memastikan keamanan setiap blob transaksi atau blob sektor agregat). Sekarang, penyedia data dapat memilih untuk membuat data tidak tersedia dalam jangka waktu maksimal 41 hari sebelum transaksi penyimpanan berakhir. Jika diasumsikan waktu transaksi data pendek, kita dapat berasumsi bahwa data tidak tersedia sebelum hari terakhir transaksi. Dalam situasi tanpa koordinasi pelaku jahat, situasi ini dapat diatasi dengan melakukan replikasi di beberapa penyedia penyimpanan sehingga layanan data dapat terus berlanjut.

Kita dapat mempertimbangkan biaya bagi penyerang untuk menggulingkan konsensus, baik dengan menerima bukti palsu atau mengubah sejarah buku besar dengan menghapus transaksi dari order book, tanpa menghukum penyedia penyimpanan yang bertanggung jawab. Namun, perlu diperhatikan bahwa dalam pelanggaran keamanan seperti ini, penyerang dapat dengan bebas memanipulasi buku besar Filecoin. Penyerang harus memiliki mayoritas kepemilikan di jaringan Filecoin untuk melakukan serangan semacam ini. Kepemilikan terkait dengan penyimpanan yang diberikan ke jaringan, dan saat ini volume data Filecoin adalah 25 EiB (10 ¹⁶ byte), sehingga penjahat setidaknya harus memiliki 12,5 EiB untuk membangun rantai mereka sendiri dan memenangkan aturan pemilihan fork. Dalam mengurangi kesalahan konsensus yang terkait dengan pelanggaran ini, lebih lanjut dapat mengurangi situasi ini, dengan hukuman berupa kehilangan semua jaminan dan hadiah blok, serta penangguhan partisipasi dalam konsensus.

Catatan Khusus: Menghentikan Serangan terhadap Solusi DA Lainnya

Meskipun keadaan di atas menunjukkan bahwa Filecoin memiliki kekurangan dalam melindungi data dari serangan penahanan, itu bukan satu-satunya contoh.

• Ethereum: Secara umum, satu-satunya cara untuk memastikan permintaan jaringan Ethereum dijawab adalah dengan menjalankan node lengkap. Oleh karena itu, node lengkap tidak perlu memenuhi permintaan pengambilan data di luar konsensus. Struktur seperti PeerDAS memperkenalkan sistem penilaian sebaya bagi node dalam menanggapi pengambilan data, di mana node dengan skor rendah (secara substansial adalah reputasi DA) mungkin akan terisolasi dari jaringan.
• Celestia : Dibandingkan dengan struktur Filecoin, Celestia memiliki keamanan per byte yang lebih kuat dan dapat melawan serangan penahanan, tetapi satu-satunya cara untuk memanfaatkan keamanan ini adalah dengan menyimpan node lengkap. Permintaan yang diajukan ke infrastruktur Celestia akan ditinjau dan tidak akan dikenakan hukuman jika tidak dimiliki dan dioperasikan secara internal.
• EigenDA : Seperti Celestia, setiap layanan dapat menjalankan node EigenDA Operator untuk memastikan pengambilan data mereka sendiri. Oleh karena itu, permintaan pengambilan data di luar protokol akan diperiksa. Harap dicatat bahwa EigenDA memiliki distributor yang terpusat dan terpercaya yang bertanggung jawab atas enkripsi data, komitmen KZG, dan distribusi data, mirip dengan aggregator kami.

Pencarian Keamanan

Keberadaan kemampuan pencarian (searchability) menjadi hal yang penting bagi Distributed Application (DA). Idealnya, kekuatan pasar akan mendorong penyedia penyimpanan yang rasional secara ekonomi untuk menerima transaksi pencarian dan bersaing dengan penyedia lainnya untuk menekan harga bagi pengguna. Meskipun asumsi ini cukup untuk memastikan penyedia data menyediakan layanan pencarian, mengingat pentingnya DA, diperlukan juga tingkat keamanan yang lebih tinggi.

Saat ini, pemulihan tidak dapat dijamin melalui keamanan ekonomi yang disebutkan di atas. Ini karena sulit untuk mempercayai cara yang minimalis dalam mengamati data yang dikirimkan ke pengguna (dalam kasus pengguna membantah klaim penyedia penyimpanan bahwa data telah terkirim). Untuk memastikan keamanan pemulihan melalui keamanan ekonomi Filecoin, diperlukan jaminan pemulihan lokal protokol. Dalam hal modifikasi minimal pada protokol, ini berarti pemulihan harus dikaitkan dengan kesalahan sektor atau penghentian transaksi. Retriev adalah konsep verifikasi yang dapat memberikan jaminan pemulihan data melalui mediasi sengketa pemulihan data menggunakan “hakim” yang dipercaya.

Pembaruan: Pencarian Solusi DA Lainnya

Seperti yang disebutkan di atas, Filecoin kurang memiliki protokol jaminan lokal yang diperlukan untuk mencegah perilaku egois penyedia penyimpanan (atau pengambilan). Untuk Ethereum dan Celestia, satu-satunya cara untuk membaca data protokol adalah dengan meng-host node lengkap sendiri atau mempercayai SLA dari penyedia infrastruktur. Sebagai penyedia penyimpanan Filecoin, jaminan pengambilan bukanlah tugas yang mudah. Pengaturan serupa dalam Filecoin adalah menjadi penyedia penyimpanan (yang membutuhkan biaya infrastruktur yang besar) dan berhasil menerima transaksi penyimpanan yang sama dengan penyedia penyimpanan yang dipublikasikan oleh pengguna, di mana orang akan membayar untuk menyediakan penyimpanan mereka sendiri.

Analisis latensi

Karena desain sistem bukti Filecoin dan kurangnya insentif pengambilan, Filecoin tidak dioptimalkan untuk kinerja latensi balik yang tinggi dari data publikasi awal hingga data pemulihan awal. Pemulihan tinggi Filecoin adalah bidang penelitian yang aktif, yang terus berubah seiring peningkatan kemampuan penyedia penyimpanan dan pengenalan fitur baru Filecoin. Kami mendefinisikan “perjalanan bolak-balik” sebagai waktu yang paling awal data yang dikirimkan dalam transaksi dapat diunduh setelah dikirimkan ke Filecoin.

waktu blok

Dalam konsensus yang diharapkan di Filecoin, transaksi data dapat diselesaikan dalam waktu blok 30 detik. Satu jam adalah waktu konfirmasi khas untuk data sensitif on-chain (seperti transfer koin).

Pengolahan Data

Waktu pemrosesan data bervariasi tergantung pada penyedia penyimpanan dan konfigurasi. Dengan menggunakan perangkat keras penyedia penyimpanan standar, proses pengemasan membutuhkan waktu 3 jam. Penyedia penyimpanan biasanya memperpendek waktu 3 jam ini melalui konfigurasi klien pengguna khusus, paralelisasi, dan investasi dalam perangkat keras yang lebih kuat. Perubahan ini juga mempengaruhi waktu yang diperlukan untuk membuka segmen, namun opsi pencarian cepat dalam klien Filecoin (seperti Lotus) dapat sepenuhnya menghindari situasi ini. Pengaturan pencarian cepat menyimpan salinan data yang belum dikemas bersama data yang sudah dikemas, yang secara signifikan mempercepat waktu pencarian. Berdasarkan ini, kita dapat berasumsi bahwa keterlambatan terburuk dari transaksi penerimaan data hingga data tersedia di atas rantai adalah 3 jam.

Kesimpulan dan Arah Masa Depan

Dalam artikel ini, kami membahas bagaimana membangun Distributed Storage Network (DSN) yang ada menggunakan Filecoin untuk membangun DApp. Kami mempertimbangkan persyaratan kunci infrastruktur yang diperlukan oleh DApp sebagai ekstensi Ethereum. Kami juga mempertimbangkan kelayakan membangun DApp di atas DSN yang didasarkan pada Filecoin, dan menggunakan hal tersebut untuk mengeksplorasi peluang yang Filecoin hadirkan bagi ekosistem Ethereum, atau peluang apa pun yang akan mendapat manfaat dari lapisan DApp yang hemat biaya.

Filecoin membuktikan bahwa DSN dapat signifikan meningkatkan efisiensi penyimpanan data dalam sistem terdesentralisasi berbasis blockchain. Dalam harga pasar saat ini, setiap penulisan data sebesar 32 GB dapat menghemat 100 juta dolar. Meskipun permintaan untuk DA masih belum cukup untuk mengisi seluruh sektor 32 GB, namun keuntungan biaya DA masih ada jika sektor kosong dikemas. Meskipun keterlambatan penyimpanan dan pengambilan data saat ini di Filecoin tidak cocok untuk kebutuhan penyimpanan panas, operasi khusus dari penyedia penyimpanan dapat menyediakan kinerja yang memadai, memastikan ketersediaan data dalam 3 jam.

Filecoin kepercayaan penyedia penyimpanan dapat disesuaikan dengan jaminan yang dapat berubah, seperti dalam EigenDA. Filecoin memperluas keamanan yang dapat disesuaikan ini dengan memungkinkan penyimpanan banyak salinan di jaringan, sehingga meningkatkan toleransi kesalahan Byzantine yang dapat disesuaikan. Untuk mencegah serangan penahanan data yang kuat, perlu memecahkan masalah pemulihan data yang terjamin dan berkinerja tinggi, tetapi seperti solusi lainnya, satu-satunya cara yang benar-benar menjamin dapat ditemukannya data adalah dengan mengelola node sendiri atau mempercayai penyedia infrastruktur.

Kami melihat peluang DA dalam perkembangan lebih lanjut dari PoDSI, yang dapat menggantikan DAS (bersama dengan bukti Filecoin saat ini) untuk memastikan data terkandung dalam sektor yang lebih besar. Tergantung pada situasi nyata, ini dapat membuat perputaran data menjadi lebih lambat tetapi dapat diterima, karena bukti penipuan dapat diterbitkan dalam waktu 1 hari hingga 1 minggu, sedangkan DA dapat dipastikan sesuai kebutuhan. PoDSI masih merupakan teknologi baru yang sedang dalam pengembangan yang luas, jadi kami belum tahu bagaimana efisiensi PoDSI yang baik dan mekanisme yang diperlukan untuk membangun sistem di sekitarnya. Karena sudah ada solusi untuk menghitung data Filecoin, maka solusi untuk menghitung PoDSI pada data yang terbungkus atau tidak terbungkus mungkin tidak terlalu jauh.

Dengan perkembangan di bidang DA dan Filecoin, kombinasi solusi dan teknologi pendukung baru mungkin membawa konsep verifikasi baru. Seperti yang ditunjukkan oleh integrasi Solana dengan jaringan Filecoin, DSN memiliki potensi sebagai teknologi ekstensi. Biaya penyimpanan data di Filecoin menyediakan peluang terbuka dengan ruang optimalisasi yang besar. Meskipun tantangan yang dibahas dalam artikel ini diajukan dalam konteks mendukung DA, solusi akhir mereka akan membangun banyak alat dan sistem baru di luar DA.

Data grafik terkait berasal dari spesifikasi Filecoin, EIP-4844, EigenDA, implementasi Celestia, Celenium, Starboard, file.app, Rollups DA, dan ution, serta harga pasar saat ini secara keseluruhan.

Link ke artikel asli