Decentralizuotų duomenų saugyklų dvikova: IPFS prieš Arweave dėl duomenų ateities

Skaitmeninis kraštovaizdis išgyvena seisminį pokytį. Didėjant priklausomybei nuo centralizuotų debesijos paslaugų teikėjų, auga ir susirūpinimas dėl duomenų kontrolės, cenzūros ir ilgalaikio mūsų kolektyvinio skaitmeninio paveldo išsaugojimo. Čia į sceną žengia decentralizuoti duomenų saugojimo sprendimai, žadantys atsparesnę, teisingesnę ir pastovesnę mūsų duomenų ateitį. Tarp šios transformuojančios srities lyderių yra Tarpžvaigždinė failų sistema (IPFS) ir Arweave. Nors abiejų tikslas yra decentralizuoti duomenų saugojimą, jų pagrindinės filosofijos, architektūros ir numatomi naudojimo atvejai yra nepaprastai skirtingi. Šioje išsamioje analizėje gilinsimės į pagrindinius IPFS ir Arweave mechanizmus, išnagrinėsime jų stipriąsias ir silpnąsias puses bei padėsime suprasti, kuris sprendimas galėtų būti tinkamiausias skirtingiems pasauliniams poreikiams ir ateities programoms.

Decentralizuoto duomenų saugojimo poreikio supratimas

Prieš gilinantis į IPFS ir Arweave specifiką, labai svarbu suprasti, kodėl decentralizuotas duomenų saugojimas sulaukia tokio didelio dėmesio. Tradicinė debesijos saugykla, nors ir patogi, turi keletą esminių pažeidžiamumų:

• Centralizacijos rizika: Duomenys saugomi serveriuose, kurie priklauso ir yra valdomi vieno subjekto. Tai sukuria pavienius gedimo taškus ir daro duomenis pažeidžiamus dėl sutrikimų, įsilaužimų ar tyčinio manipuliavimo.
• Cenzūra ir kontrolė: Centralizuoti teikėjai gali pašalinti arba apriboti prieigą prie duomenų, remdamiesi teisiniais reikalavimais, įmonių politika ar politiniu spaudimu. Tai kelia grėsmę informacijos ir saviraiškos laisvei.
• Priklausomybė nuo tiekėjo: Didelių duomenų rinkinių perkėlimas tarp debesijos teikėjų gali būti brangus ir sudėtingas, o tai lemia priklausomybę nuo vieno tiekėjo.
• Duomenų išlikimo problemos: Ilgalaikis duomenų prieinamumas nėra garantuotas. Teikėjai gali nutraukti paslaugas, pakeisti kainodaros modelius ar patirti duomenų praradimą.
• Privatumo problemos: Vartotojai dažnai turi ribotą matomumą ir kontrolę, kaip jų duomenis pasiekia ar naudoja centralizuotas teikėjas.

Decentralizuotas duomenų saugojimas siekia išspręsti šias problemas paskirstydamas duomenis per nepriklausomų mazgų tinklą, dažnai skatinamą kriptovaliutomis. Ši paskirstyta prigimtis didina atsparumą, mažina priklausomybę nuo pavienių subjektų ir gali skatinti didesnį duomenų suverenumą bei ilgaamžiškumą.

Tarpžvaigždinė failų sistema (IPFS): turiniu pagrįstas žiniatinklis

IPFS, sukurta Protocol Labs, nėra griežtai blokų grandinė, o veikiau „peer-to-peer“ (P2P) hipermedijos protokolas, sukurtas tam, kad žiniatinklis būtų greitesnis, saugesnis ir atviresnis. Jo pagrindinė naujovė – turiniu pagrįstas adresavimas. Užuot nustatęs failų fizinę vietą (pvz., žiniatinklio serverio IP adresą ir failo kelią), IPFS identifikuoja failus pagal jų unikalų kriptografinį maišos kodą, vadinamą turinio identifikatoriumi (CID).

Kaip veikia IPFS:

1. Turinio identifikavimas: Kai pridedate failą į IPFS, jis yra kriptografiškai maišomas. Šis maišos kodas tampa failo CID. Bet koks failo pakeitimas, kad ir koks mažas jis būtų, sukurs naują, skirtingą CID.
2. Paskirstyta maišos lentelė (DHT): IPFS naudoja DHT informacijai saugoti apie tai, kurie tinklo mazgai saugo kuriuos CID. Tai leidžia kitiems mazgams sužinoti, iš kur gauti konkretų failą.
3. Duomenų gavimas „peer-to-peer“ principu: Kai vartotojas paprašo failo naudodamas jo CID, jo IPFS mazgas užklausia DHT, kad rastų „peer“ mazgus, turinčius tą failą. Failas tada gaunamas tiesiogiai iš tų mazgų, dažnai per procesą, vadinamą „bitswap“.
4. Prisegimas (Pinning): Pagal numatytuosius nustatymus IPFS mazgai saugo tik neseniai pasiektą turinį. Siekiant užtikrinti ilgalaikį prieinamumą, turinį turi „prisegti“ bent vienas mazgas. Prisegimas iš esmės nurodo mazgui laikyti failą neribotą laiką. Tai gali atlikti pavieniai asmenys arba specializuotos „prisegimo paslaugos“, kurios dažnai ima mokestį.

Pagrindinės IPFS savybės:

• Turiniu pagrįstas adresavimas: Užtikrina duomenų vientisumą ir nekintamumą. Pakeitus turinį, pasikeičia CID, nurodydamas naują versiją.
• Deduplikacija: Jei keli vartotojai prideda tą patį failą, jis tinkle saugomas tik vieną kartą, o keli mazgai gali turėti jo kopiją.
• Atsparumas: Duomenis galima gauti iš kelių „peer“ mazgų, todėl jie yra mažiau pažeidžiami dėl pavienių gedimo taškų.
• Prieinamumas neprisijungus: Jei failas yra prisegtas mazge, kuris jums pasiekiamas (net jei jis yra jūsų vietiniame tinkle), galite jį pasiekti be interneto ryšio su pirminiu serveriu.
• Lankstumas: IPFS galima naudoti įvairiausiems duomenims, nuo mažų tekstinių failų iki didelių medijos išteklių.

IPFS naudojimo atvejai:

• Decentralizuotos svetainės (dWeb): Visų svetainių talpinimas IPFS tinkle, todėl jos tampa atsparios cenzūrai ir labai prieinamos.
• NFT metaduomenys: Nekintamų metaduomenų saugojimas nepakeičiamiems žetonams (NFT), siekiant užtikrinti jų autentiškumą ir ilgalaikį prieinamumą.
• Dalijimasis duomenų rinkiniais: Saugaus ir efektyvaus dalijimosi dideliais duomenų rinkiniais palengvinimas moksliniams tyrimams ar kitiems bendradarbiavimo projektams tarp skirtingų institucijų visame pasaulyje.
• Turinio platinimas: Efektyvesnis skaitmeninio turinio, pvz., programinės įrangos atnaujinimų ar medijos, pristatymas.
• Archyvavimas: Skaitmeninių artefaktų ir kultūros paveldo išsaugojimas atspariu būdu.

IPFS apribojimai:

• Išlikimas nėra garantuotas: Be prisegimo IPFS duomenys gali dingti, jei juos talpinantys mazgai atsijungia nuo tinklo. Tam reikalingas aktyvus valdymas arba pasikliovimas mokamomis prisegimo paslaugomis.
• Greitis gali skirtis: Duomenų gavimo greitis priklauso nuo turinį talpinančių „peer“ mazgų skaičiaus ir jų tinklo artumo.
• Nėra integruoto skatinimo mechanizmo: Pats IPFS savaime neskatina mazgų ilgai saugoti duomenų. Šią problemą dažnai sprendžia Filecoin – susijęs projektas, kuris prideda ekonominį lygmenį.

Arweave: nuolatinis saugojimas per blokų grandinę

Arweave laikosi iš esmės kitokio požiūrio. Jos tikslas – suteikti nuolatinį, nekintamą duomenų saugojimą per blokų grandinei panašią duomenų struktūrą, vadinamą „blockweave“. Arweave vartotojai sumoka vienkartinį mokestį, kad galėtų saugoti duomenis amžinai, sukurdami fondą, kuris skatina tinklo dalyvius saugoti tuos duomenis neribotą laiką.

Kaip veikia Arweave:

1. Vienkartinis mokėjimas už nuolatinumą: Vartotojai sumoka mokestį, paprastai AR žetonais, kuris vėliau naudojamas „bloko audėjams“ (block weavers) finansuoti. Šie audėjai yra skatinami saugoti duomenis ir „įrodyti“, kad vis dar juos laiko.
2. Blockweave: Arweave naudoja modifikuotą blokų grandinę, vadinamą blockweave. Kiekviename bloke yra „prieigos įrodymas“, kuris susieja jį su ankstesniu bloku, sukuriant tarpusavyje susijusių blokų tinklą.
3. Prieigos įrodymas (Proof of Access, PoA): Norėdami išgauti naujus blokus, audėjai turi pateikti „prieigos įrodymą“ prie atsitiktinai parinkto ankstesnio bloko. Tai užtikrina, kad jie aktyviai saugo ir turi prieigą prie senesnių duomenų.
4. Duomenų prieinamumas: PoA mechanizmas skatina kasėjus saugoti visus istorinius duomenis, nes jiems reikia prieigos prie senesnių blokų, kad galėtų išgauti naujus. Tai garantuoja duomenų prieinamumą ir nekintamumą.
5. Saugojimas ir gavimas: Į Arweave įkelti duomenys yra suskaidomi į „gabalus“ ir paskirstomi per mazgų tinklą. Kai gaunate duomenis, jūs jų prašote iš tinklo, o mazgai, kurie laiko duomenis, yra apdovanojami.

Pagrindinės Arweave savybės:

• Tikras nuolatinumą: Duomenys, saugomi Arweave, yra skirti ten būti amžinai, paremti ekonominiu modeliu, kuris palaiko ilgalaikį saugojimą.
• Nekintamumas: Kai duomenys atsiduria blockweave tinkle, jų negalima pakeisti ar ištrinti.
• Decentralizuotas valdymas: Tinklą valdo AR žetonų turėtojai, o tai leidžia bendruomenei pagrįstą plėtrą ir politikos pakeitimus.
• Integruotas skatinimo mechanizmas: Fondo modelis tiesiogiai apdovanoja mazgus už duomenų saugojimą, užtikrinant jų nuolatinį prieinamumą.
• Atsparumas klastojimui: Kriptografinė blockweave prigimtis daro jį iš esmės atsparų klastojimui.

Arweave naudojimo atvejai:

• Svarbios informacijos archyvavimas: Istorinių įrašų, teisinių dokumentų, akademinių tyrimų ir žurnalistinių archyvų saugojimas su garantija, kad ateities kartos galės juos pasiekti ilgą laiką. Pavyzdžiui, didžiosios naujienų organizacijos tiria Arweave galimybes, kad galėtų nuolat archyvuoti savo praeities straipsnius.
• Nuolatinis skaitmeninis identitetas: Savarankiškų, nuolatinių skaitmeninių tapatybių, kurias kontroliuoja vartotojai, kūrimas.
• Decentralizuotos autonominės organizacijos (DAO): Svarbių valdymo duomenų ir istorinių DAO sprendimų nuolatinis saugojimas.
• Blokų grandinės duomenų archyvavimas: Visos kitų blokų grandinių istorijos ar svarbių išmaniųjų sutarčių duomenų archyvavimas audito ir istorinių nuorodų tikslais.
• Kūrybinių darbų saugojimas: Muzikantai, menininkai ir rašytojai gali užtikrinti, kad jų kūriniai būtų nuolat prieinami, nepriklausomai nuo platformos pokyčių ar galimo turinio pašalinimo.

Arweave apribojimai:

• Kaina: Išankstinė nuolatinio saugojimo kaina gali būti didesnė nei tradicinių debesijos paslaugų ar IPFS veiklos sąnaudos be prisegimo.
• Duomenų atnaujinimo iššūkiai: Nors patys duomenys yra nekintami, galima sukurti naujas duomenų versijas įkeliant naują, atskirą įrašą. Tačiau tiesioginis vieno „failo“ atnaujinimas vietoje nėra pagrindinis dizaino tikslas.
• Blockweave dydis: Pridedant daugiau duomenų, blockweave auga, reikalaujant didelės saugyklos ir pralaidumo mazgams, dalyvaujantiems jo visapusiškame palaikyme.
• Mažiau lankstus dinamiškam turiniui: Arweave yra optimizuotas nuolatiniams, statiškiems duomenims, o ne dažnai besikeičiančiam dinamiškam turiniui.

IPFS ir Arweave: lyginamoji analizė

Esminis skirtumas tarp IPFS ir Arweave slypi jų pagrindinėse dizaino filosofijose ir paskatose:

| Savybė | IPFS | Arweave |

| Dizaino filosofija | Turiniu pagrįstas P2P tinklas efektyviam, atspariam duomenų dalijimuisi. | Nuolatinis, nekintamas duomenų saugojimas per blokų grandinei panašų „blockweave“. |

| Nuolatinumas | Pasiekiamas per mazgų „prisegimą“. Duomenys gali būti prarasti, jei nėra aktyviai prisegti. | Garantuojamas nuolatinumas per fondo modelį, kuris skatina ilgalaikį saugojimą. |

| Skatinimo modelis | Nėra integruoto skatinimo ilgalaikiam saugojimui. Remiasi Filecoin arba prisegimo paslaugomis. | Integruotas ekonominis stimulas mazgams saugoti duomenis neribotą laiką. |

| Prieiga prie duomenų | Gauna duomenis iš bet kurio „peer“ mazgo, kuris juos turi. Greitis priklauso nuo „peer“ mazgų prieinamumo. | Duomenys gaunami iš paskirstyto tinklo, skatinančio prieinamumą. |

| Kaina | Protokolą naudoti nemokama. Saugojimo išlaidos patiriamos per prisegimo paslaugas arba prižiūrint savo mazgus. | Vienkartinis išankstinis mokestis už nuolatinį saugojimą. |

| Nekintamumas | Turiniu pagrįstas adresavimas užtikrina duomenų vientisumą. Failus galima atnaujinti sukuriant naujus CID. | Duomenys blockweave tinkle yra nekintami. Atnaujinimams reikia sukurti naujus, atskirus įrašus. |

| Naudojimo atvejų fokusas | Dinamiško turinio platinimas, dWeb talpinimas, NFT metaduomenys, bendras failų dalijimasis. | Svarbių duomenų archyvavimas, istoriniai įrašai, nuolatinis skaitmeninis identitetas, nekintamos programų būsenos. |

| Techninis lygmuo | P2P tinklo protokolas. Gali būti integruotas su blokų grandinėmis. | Blokų grandinei panaši duomenų struktūra (blockweave) su integruotu žetonu. |

| Sudėtingumas | Santykinai lengviau integruoti paprastam failų dalijimuisi. Ilgalaikio išlikimo valdymas gali būti sudėtingas. | Statesnė mokymosi kreivė tiesioginei plėtrai, tačiau „nuolatinis“ saugojimas yra aiškus vertės pasiūlymas. |

Tinkamo sprendimo pasirinkimas pagal jūsų poreikius

Pasirinkimas tarp IPFS ir Arweave nėra klausimas, kuris yra „geresnis“, o veikiau, kuris yra tinkamesnis konkrečiai programai ar tikslui:

Kada verta rinktis IPFS:

• Jums reikia talpinti dinamišką ar dažnai atnaujinamą turinį. IPFS turiniu pagrįstas adresavimas leidžia lengvai atnaujinti, tiesiog sukuriant naujus CID.
• Jums reikalingas efektyvus „peer-to-peer“ didelių failų bendrinimas. IPFS puikiai tinka duomenims platinti tarp daugelio vartotojų.
• Jūs kuriate decentralizuotas programas (dApps), kuriose turinio prieinamumas yra svarbus, bet absoliutus, garantuotas nuolatinumas nėra pagrindinis rūpestis, arba jį gali valdyti paslaugų lygmuo, pvz., Filecoin.
• Norite kurti cenzūrai atsparias svetaines ar talpinti dWeb turinį.
• Jūs kaldinate NFT ir jums reikia patikimai saugoti jų metaduomenis.
• Jums priimtina valdyti duomenų išlikimą per prisegimo paslaugas ar savo infrastruktūrą.

Pavyzdys: pasaulinis atvirojo kodo projektas galėtų naudoti IPFS programinės įrangos versijoms ir dokumentacijai platinti, o pagrindiniai prižiūrėtojai ar savanorių grupės „prisegtų“ esminius leidimus, kad užtikrintų jų prieinamumą.

Kada verta rinktis Arweave:

• Jums reikia saugoti duomenis nuolat ir nekintamai, su garantuotu ilgalaikiu prieinamumu. Tai yra pagrindinis Arweave vertės pasiūlymas.
• Jūs archyvuojate svarbius istorinius, teisinius ar mokslinius duomenis, kurie turi išlikti prieinami šimtmečius. Įsivaizduokite, kad pasaulinės akademinės institucijos naudoja Arweave mokslinių darbų išsaugojimui arba kultūros paveldo objektai archyvuoja savo skaitmeninius turtus.
• Jūs kuriate programas, kurioms reikalingi nepakeičiami įvykių ar sandorių įrašai.
• Norite užtikrinti, kad konkretūs skaitmeniniai kūriniai (menas, muzika, literatūra) niekada nebūtų prarasti ar pašalinti iš prieigos.
• Esate pasirengę sumokėti išankstinį mokestį už „nustatyk ir pamiršk“ tipo nuolatinio saugojimo sprendimą.

Pavyzdys: tarptautinių muziejų konsorciumas galėtų pasinaudoti Arweave, kad sukurtų nuolat prieinamą skaitmenintų istorinių artefaktų archyvą, užtikrinant, kad kultūros paveldas išliktų prieinamas tyrėjams ir visuomenei ištisas kartas, nepriklausomai nuo institucinių pokyčių ar finansavimo svyravimų.

Decentralizuoto duomenų saugojimo sąveika ir ateitis

Svarbu pažymėti, kad IPFS ir Arweave nėra tarpusavyje nesuderinami. Tiesą sakant, jie gali papildyti vienas kitą:

• IPFS prieigai, Arweave nuolatinumui: Programa gali naudoti IPFS efektyviam duomenų platinimui, bet saugoti svarbias, ilgalaikio archyvavimo versijas Arweave tinkle.
• Filecoin kaip IPFS skatinimo lygmuo: Filecoin, sukurtas Protocol Labs, suteikia ekonominį skatinimo lygmenį IPFS, apdovanodamas mazgus už duomenų saugojimą. Tai daro IPFS panašesnį į „mokėk už saugojimą“ decentralizuotą sistemą, koncepcija panašią į Arweave fondą, bet su skirtinga mechanika.
• Hibridinių sprendimų atsiradimas: Bręstant decentralizuotų saugyklų ekosistemai, tikėtina, pamatysime sudėtingesnių sprendimų, kurie derins įvairių protokolų stipriąsias puses.

Web3, NFT, DAO augimas ir didėjantis duomenų suverenumo bei atsparumo cenzūrai poreikis skatina naujoves decentralizuoto saugojimo srityje. Tiek IPFS, tiek Arweave yra reikšmingi pasiekimai, kiekvienas siūlantis unikalų požiūrį į skaitmeninių duomenų išsaugojimo ir prieigos iššūkių sprendimą vis sudėtingesniame skaitmeniniame pasaulyje.

Išvada

IPFS, su savo turiniu pagrįsto adresavimo modeliu, suteikia tvirtą pagrindą efektyviam ir atspariam duomenų dalijimuisi, formuodamas pamatinį sluoksnį decentralizuotam žiniatinkliui. Jo stiprybė slypi lankstume ir greityje platinant turinį. Kita vertus, Arweave siūlo patrauklų sprendimą tikram duomenų nuolatinumui, sukurdama fondą neribotam saugojimui per savo unikalų blockweave. Nors IPFS reikalauja aktyvaus prisegimo, kad duomenys išliktų, Arweave suteikia „saugok amžinai“ garantiją.

Pasauliniams vartotojams ir organizacijoms šių skirtumų supratimas yra nepaprastai svarbus. Nesvarbu, ar esate kūrėjas, kuriantis naujos kartos decentralizuotas programas, menininkas, saugantis savo skaitmeninį palikimą, ar tyrėjas, užtikrinantis gyvybiškai svarbių duomenų ilgaamžiškumą, pasirinkimas tarp IPFS ir Arweave (arba jų derinio) formuos jūsų skaitmeninio turto prieinamumą, vientisumą ir nuolatinumą. Decentralizuotam judėjimui toliau evoliucionuojant, šie protokolai, kartu su kitais, tokiais kaip Filecoin, tiesia kelią atviresnei, atsparesnei ir ilgalaikei skaitmeninei ateičiai visiems ir visur.