Come la tecnologia blockchain rende l'archiviazione dei file più pratica ed economica

L'archiviazione dei file sulla blockchain è un argomento cruciale di discussione tra gli appassionati e gli sviluppatori di blockchain. Sebbene sia tecnicamente possibile archiviare i file direttamente sulla blockchain, non è un approccio pratico a causa dei costi elevati e delle limitazioni nella capacità di archiviazione. Esploriamo soluzioni alternative per archiviare i file in modo decentralizzato ed economico utilizzando la tecnologia blockchain.

Perché non è fattibile archiviare i file direttamente sulla blockchain

Archiviare i file direttamente sulla blockchain può sembrare una soluzione logica per l'archiviazione decentralizzata dei file, ma non è praticabile. Esistono diverse ragioni per cui archiviare i file direttamente sulla blockchain non è fattibile.

In primo luogo, archiviare file sulla blockchain può essere incredibilmente costoso. Le transazioni blockchain vengono elaborate utilizzando "gas", ovvero una commissione pagata alla rete per eseguire una transazione. Il costo di archiviazione di un file sulla blockchain sarebbe proporzionale alla dimensione del file. Ad esempio, archiviare un file da 1 MB sulla blockchain Ethereum costerebbe circa 57.332,91 dollari in sole commissioni di gas al momento della stesura di questo articolo, un'opzione non praticabile per la maggior parte degli utenti.

In Ethereum, la dimensione del blocco non è determinata dal limite massimo di dimensione, ma dal limite di gas. Il limite di gas è la quantità massima di gas (o unità di energia) di cui un utente ha bisogno per completare la transazione. Un limite di gas più elevato implica un maggiore impegno per completare una transazione. Questo costo varia in base al carico di lavoro transazionale sulla rete Ethereum .

Ad esempio, per memorizzare 1 kilobyte di dati in un blocco sono necessari circa 640.000 gas (al prezzo standard di 20.000 gas). Ethereum ha un limite attuale di 15 milioni di gas per blocco, che può essere esteso a 30 milioni in base alla domanda. Pertanto, la dimensione del blocco in Ethereum può arrivare fino a 46 kilobyte, a seconda del limite di gas.

Per fornire un esempio dell'elevato costo di archiviazione dei file sulla blockchain, prendiamo come esempio la blockchain Ethereum . 

Il costo di archiviazione di 1 kb su Ethereum

Ethereum memorizza i dati in slot. Ogni slot ha una dimensione di 256 bit.

Secondo il documento giallo di Ethereum, sono necessari 20.000 gas per memorizzare un singolo slot da 256 bit. 

8 bit costituiscono un byte, quindi uno slot è pari a 32 byte (256/8= 32 byte).

1 kb equivale a 1024 byte, quindi ha 32 slot (1024 byte/32 byte = 32 slot).

La quantità di gas necessaria per immagazzinare 1 kb è 32 slot * 20.000 gas = 640.000 gas

Per includere il file nel campo della transazione dei dati della chiamata, sarà necessario consumare carburante aggiuntivo. 

Ogni byte costa 16 gas, quindi il totale sarà 32 slot * 32 byte * 16 gas = 16.384 gas

La commissione base del gas per qualsiasi transazione è di 21.000 gas

Quindi il gas totale necessario per immagazzinare 1 kb = 640.000 + 16.384 + 21.000 = 677.384 gas

1 gas è uguale a 0,00000005 ETH

Quindi per memorizzare 1 kb costa 677.384 gas* 0,00000005 = 0,0338692 ETH

Il prezzo attuale di ETH è $ 1.787,57, quindi il costo di archiviazione di 1 kb sarà di $ 60,66  

Il costo di archiviazione di 1 MB su Ethereum

1 MB = 1.000.000 di byte

1.000.000 di byte / 32 byte = 31.250 slot

31.250 slot * 20.000 gas = 625.000.000 gas

31.250 slot * 32 byte * 16 gas = 16.000.000 di gas per i dati delle chiamate

Il costo base del gas è di 21.000 gas

Gas totale = 625.000.000 + 16.000.000 + 21.000 = 641.021.000 gas

1 gas è uguale a 0,00000005 ETH

Quindi, per memorizzare 1 MB, il costo è di 641.021.000 gas * 0,00000005 ETH = 32,05105 ETH = $ 57.332,91 

Chiaramente, questo costo è proibitivo per la maggior parte degli utenti e delle aziende, rendendo l'archiviazione dei file direttamente sulla blockchain un'opzione irrealistica. Tuttavia, esistono metodi alternativi per l'archiviazione decentralizzata dei file, più pratici ed economici, che esploreremo nella prossima sezione.

Archiviazione dei file in modo decentralizzato

La decentralizzazione è un concetto fondamentale nel mondo blockchain, e lo stesso vale per l'archiviazione dei file. L'archiviazione decentralizzata dei file garantisce che i dati non vengano archiviati in un'unica posizione centrale, che potrebbe rappresentare un singolo punto di errore. In un sistema di archiviazione decentralizzato, i dati sono distribuiti su più nodi o computer, rendendoli più sicuri e meno vulnerabili ad attacchi o manipolazioni. Questa architettura distribuita garantisce inoltre che nessuna singola entità abbia il controllo completo sui dati, garantendo maggiore trasparenza e responsabilità.

In un sistema di archiviazione decentralizzato dei file, i metadati svolgono un ruolo cruciale. I metadati sono dati che descrivono altri dati e forniscono contesto, semplificando la gestione e l'individuazione di file specifici. Nel contesto dell'archiviazione decentralizzata dei file, i metadati includono in genere informazioni sulla posizione del file, sui diritti di accesso e su altri attributi. I metadati vengono archiviati sulla blockchain, rendendoli immutabili e trasparenti, il che garantisce che i dati non possano essere manomessi.

Sebbene archiviare i file direttamente sulla blockchain non sia fattibile a causa degli elevati costi e delle limitazioni tecniche, archiviare l'hash di un documento on-chain mantenendo l'intero documento altrove è una soluzione pratica. Il documento potrebbe essere archiviato in un database centralizzato o in un sistema di archiviazione file distribuito, mentre l'hash viene archiviato sulla blockchain. Sottoponendo il documento a un algoritmo di hash sicuro come SHA-256 e memorizzando l'hash in un blocco, il valore hash diventa un'impronta digitale univoca del documento. Questo approccio consente un enorme risparmio di spazio e costi, poiché i valori hash sono molto più piccoli dell'intero documento. Inoltre, garantisce l'integrità e l'autenticità del documento originale, poiché qualsiasi modifica nell'input si tradurrebbe in un valore hash completamente nuovo, diverso dal documento originale.

Reti di archiviazione decentralizzate

Le reti di storage decentralizzate offrono un modo per archiviare i dati in modo distribuito e sicuro. A differenza dei tradizionali servizi di storage centralizzato, che archiviano i dati su un singolo server o data center, le reti di storage decentralizzate archiviano i dati su una rete globale di nodi. Questo le rende meno soggette a violazioni e perdite di dati, poiché i dati vengono archiviati in modo ridondante in più posizioni.

Esempi di reti di storage decentralizzate includono Arweave, Filecoin e Storj. Queste reti consentono agli utenti di affittare lo spazio di storage inutilizzato in cambio di token o altre ricompense. Quando un utente desidera archiviare un file, questo viene suddiviso in più parti e distribuito sulla rete di nodi. I dati vengono crittografati e replicati su più nodi, garantendo che anche in caso di guasto di un nodo, i dati siano comunque disponibili. Approfondiremo Arweave e Filecoin nelle sezioni seguenti.

Arweave

L'approccio innovativo di Arweave all'archiviazione decentralizzata si chiama permaweb, un web permanente e decentralizzato costruito su Arweave. Il permaweb è costituito da un insieme di protocolli modulari e intercambiabili. Risolve il difetto critico del web tradizionale, ovvero la mancanza di memoria. Quando i documenti vengono rimossi da un server della rete, vengono persi dalla knowledge base. Il permaweb su Arweave consente a sviluppatori e utenti di condividere una knowledge base resiliente che viene replicata in gran numero in tutto il mondo, perpetuamente.

Il protocollo di base del permaweb è Arweave, basato su due componenti fondamentali: una struttura scalabile simile a una blockchain che utilizza un nuovo sistema di mining e una dotazione sostenibile per garantire la disponibilità e la permanenza di dati etichettati in modo arbitrario. Questo approccio consente di archiviare grandi quantità di dati in modo decentralizzato, senza gli elevati costi associati all'archiviazione su blockchain. Oltre al protocollo Arweave, è presente una rete decentralizzata di server gateway che rende i dati facilmente accessibili ai browser web senza la necessità di modifiche o software specialistici.

Combinando questi elementi, il permaweb su Arweave offre una soluzione di storage sicura e decentralizzata, progettata per durare secoli. A differenza delle soluzioni di storage centralizzate, che possono essere vulnerabili ad attacchi informatici e violazioni dei dati, il permaweb offre un sistema di storage resiliente e immutabile, resistente a manomissioni e censure. Non c'è da stupirsi che Arweave si stia rapidamente affermando come una delle reti di storage decentralizzate più promettenti sul mercato.

Filecoin

Filecoin è una rete di archiviazione decentralizzata unica nel suo genere che offre incentivi economici e crittografia integrati per garantire che i file vengano archiviati in modo affidabile nel tempo. Questo sistema si basa sul protocollo InterPlanetary File System (IPFS), che utilizza l'indirizzamento dei contenuti per consentire riferimenti permanenti ai dati ed evita di affidarsi a dispositivi o server cloud specifici per l'indirizzamento dei contenuti. Filecoin estende le funzionalità di IPFS aggiungendo un livello di incentivazione, incentivando l'archiviazione e l'accesso ai contenuti in modo affidabile.

Filecoin opera attraverso una rete peer-to-peer in cui gli utenti pagano per archiviare i propri file su provider di storage, ovvero computer responsabili dell'archiviazione dei file e della verifica della loro corretta archiviazione nel tempo. Lo spazio di archiviazione disponibile e il relativo prezzo non sono controllati da una singola azienda. Filecoin, invece, facilita mercati aperti per l'archiviazione e il recupero dei file a cui chiunque può partecipare. Ciò garantisce che i costi di archiviazione siano distribuiti uniformemente sulla rete, senza alcuna autorità centrale che ne controlli i prezzi.

Filecoin ha molteplici casi d'uso, tra cui l'archiviazione nativa di NFT e risorse del metaverso/giochi per il Web3, l'archiviazione permanente incentivata e l'archiviazione di dataset Web2 come alternativa più economica al cloud storage. Ad esempio, NFT. Storage utilizza Filecoin per fornire una semplice soluzione di archiviazione decentralizzata per contenuti e metadati NFT, mentre la Shoah Foundation e Internet Archive si avvalgono di Filecoin per il backup dei propri contenuti. Inoltre, Filecoin supporta un'ampia gamma di formati di dati, inclusi file audio e video, consentendo a piattaforme Web3 come Audius e Huddle01 di utilizzare Filecoin come back-end di archiviazione decentralizzato per lo streaming musicale e le videoconferenze.

Le migliori pratiche per l'archiviazione decentralizzata dei file

Quando si tratta di archiviazione decentralizzata dei file, ci sono diverse best practice che dovrebbero essere seguite per garantire l'affidabilità, la privacy e la sicurezza dei dati.

In primo luogo, si consiglia di archiviare i metadati sulla blockchain, mentre il file vero e proprio viene archiviato in una rete di archiviazione decentralizzata come Arweave o Filecoin. In questo modo, i metadati possono essere accessibili al pubblico e verificabili sulla blockchain, mentre il file vero e proprio viene archiviato in modo sicuro e decentralizzato.

In secondo luogo, la ridondanza dei dati è fondamentale per garantire che i dati siano sempre disponibili e affidabili. Archiviando più copie del file in posizioni diverse, il rischio di perdita dei dati a causa di un singolo punto di errore viene notevolmente ridotto. Le reti di storage decentralizzate spesso dispongono di meccanismi di ridondanza integrati per garantire la costante disponibilità dei dati.

In terzo luogo, la protezione della privacy e della sicurezza dei dati è di fondamentale importanza. La crittografia dovrebbe essere utilizzata per proteggere i dati durante il trasferimento e l'archiviazione. L'accesso ai dati dovrebbe inoltre essere controllato per garantire che solo le parti autorizzate possano accedervi. Le reti di archiviazione decentralizzate offrono spesso meccanismi integrati di crittografia e controllo degli accessi.

Le migliori pratiche per l'archiviazione decentralizzata dei file includono l'archiviazione dei metadati sulla blockchain, l'utilizzo di una rete di archiviazione decentralizzata per il file stesso, la garanzia della ridondanza dei dati per una maggiore affidabilità e la protezione della privacy e della sicurezza dei dati. Seguendo queste best practice, gli utenti possono garantire che i propri dati siano archiviati in modo sicuro e affidabile.

Conclusione

Sebbene sia possibile archiviare i file direttamente sulla blockchain, i costi elevati e le limitazioni nella quantità di dati archiviabili rendono questo approccio poco pratico. Le reti di archiviazione decentralizzata dei file come Arweave e Filecoin offrono un metodo molto più affidabile ed economico per archiviare i file in modo decentralizzato. Utilizzando una combinazione di archiviazione dei metadati sulla blockchain e del file vero e proprio su una rete di archiviazione decentralizzata, è possibile garantire la ridondanza dei dati per una maggiore affidabilità. È inoltre importante dare priorità alla privacy e alla sicurezza dei dati nel processo di archiviazione.

Con la continua crescita del settore blockchain, l'archiviazione decentralizzata dei file sta diventando sempre più diffusa. È importante comprendere i limiti dei metodi tradizionali di archiviazione dei file ed esplorare e utilizzare le diverse reti di archiviazione decentralizzata disponibili per un'archiviazione sicura e affidabile. Con l'approccio e gli strumenti giusti, l'archiviazione decentralizzata dei file può fornire una soluzione di archiviazione più solida e sicura sia per i privati ​​che per le aziende.