Как технология блокчейн делает хранение файлов более практичным и экономически эффективным

Хранение файлов в блокчейне — важная тема для обсуждения среди энтузиастов и разработчиков блокчейна. Хотя технически возможно хранить файлы непосредственно в блокчейне, это непрактичный подход из-за высоких затрат и ограничений в объеме хранилища. Давайте рассмотрим альтернативные решения для децентрализованного и экономически эффективного хранения файлов с использованием технологии блокчейна.

Почему хранение файлов непосредственно в блокчейне нецелесообразно

Хранение файлов непосредственно в блокчейне может показаться логичным решением для децентрализованного хранения файлов, но на практике это не так. Существует несколько причин, по которым хранение файлов непосредственно в блокчейне нецелесообразно.

Во-первых, хранение файлов в блокчейне может быть невероятно дорогим. Транзакции в блокчейне обрабатываются с использованием «газа», то есть комиссии, уплачиваемой сети за выполнение транзакции. Стоимость хранения файла в блокчейне будет пропорциональна его размеру. Например, хранение файла размером 1 МБ в блокчейне Ethereum обойдется примерно в 57 332,91 доллара США только за комиссию за газ на момент написания этой статьи, что не является приемлемым вариантом для большинства пользователей.

В Ethereumразмер блока определяется не максимальным лимитом размера, а лимитом газа. Лимит газа — это максимальное количество газа (или единиц энергии), необходимое пользователю для завершения транзакции. Чем выше лимит газа, тем больше работы требуется для завершения транзакции. Эта стоимость варьируется в зависимости от нагрузки на сеть Ethereum .

Например, для хранения 1 килобайта данных в блоке требуется около 640 000 газа (при стандартной цене газа в 20 000). В настоящее время лимит газа для блока Ethereum составляет 15 миллионов, который может быть увеличен до 30 миллионов в зависимости от спроса. Таким образом, размер блока в Ethereum может достигать 46 килобайт в зависимости от лимита газа.

Чтобы продемонстрировать высокую стоимость хранения файлов в блокчейне, возьмем в качестве примера блокчейн Ethereum . 

Стоимость хранения 1 КБ данных в сети Ethereum

В сети Ethereum данные хранятся в слотах. Каждый слот имеет размер 256 бит.

Согласно официальному документу Ethereum, для хранения одного слота в 256 бит требуется 20 000 газа. 

8 бит составляют один байт, поэтому один слот равен 32 байтам (256/8 = 32 байта).

1 КБ равен 1024 байтам, поэтому в нем 32 слота (1024 байта / 32 байта = 32 слота).

Для хранения 1 КБ требуется 32 слота * 20 000 газа = 640 000 газа

Для включения файла в поле транзакции данных вызова потребуется дополнительный газ. 

Каждый байт стоит 16 газа, поэтому всего потребуется 32 слота * 32 байта * 16 газа = 16 384 газа

Базовая комиссия за газ для любой транзакции составляет 21 000 газа

Таким образом, для хранения 1 кб потребуется всего 640 000 + 16 384 + 21 000 = 677 384 единиц газа

1 газ равен 0,00000005 ETH

Таким образом, для хранения 1 КБ требуется 677 384 газа * 0,00000005 = 0,0338692 ETH

Текущая цена ETH составляет 1787,57 долларов США, поэтому стоимость хранения 1 КБ составит 60,66 долларов США  

Стоимость хранения 1 МБ данных в сети Ethereum

1 МБ = 1 000 000 байт

1 000 000 байт / 32 байта = 31 250 слотов

31 250 слотов * 20 000 газа = 625 000 000 газа

31 250 слотов * 32 байта * 16 газа = 16 000 000 газа для передачи данных вызова

Базовая стоимость газа составляет 21 000 единиц

Всего газа = 625 000 000 + 16 000 000 + 21 000 = 641 021 000 газа

1 газ равен 0,00000005 ETH

Таким образом, хранение 1 МБ данных обойдется в 641 021 000 газа * 0,00000005 ETH = 32,05105 ETH = 57 332,91 $ 

Очевидно, что такая стоимость непомерно высока для большинства пользователей и предприятий, что делает хранение файлов непосредственно в блокчейне нереалистичным вариантом. Однако существуют альтернативные методы децентрализованного хранения файлов, которые являются более практичными и экономически эффективными, и мы рассмотрим их в следующем разделе.

Децентрализованное хранение файлов

Децентрализация — это фундаментальное понятие в мире блокчейна, и то же самое относится к хранению файлов. Децентрализованное хранение файлов гарантирует, что данные не хранятся в одном центральном месте, которое может стать единой точкой отказа. В децентрализованной системе хранения данные распределяются по множеству узлов или компьютеров, что делает их более безопасными и менее уязвимыми для атак или манипуляций. Такая распределенная архитектура также гарантирует, что ни одна организация не имеет полного контроля над данными, обеспечивая большую прозрачность и подотчетность.

В децентрализованной системе хранения файлов метаданные играют решающую роль. Метаданные — это данные, описывающие другие данные и обеспечивающие контекст, что упрощает управление и поиск конкретных файлов. В контексте децентрализованного хранения файлов метаданные обычно включают информацию о местоположении файла, правах доступа и других атрибутах. Метаданные хранятся в блокчейне, что делает их неизменяемыми и прозрачными, гарантируя невозможность изменения данных.

Хотя хранение файлов непосредственно в блокчейне нецелесообразно из-за высоких затрат и технических ограничений, практичным решением является хранение хеша документа в блокчейне, а всего документа — в другом месте. Документ может храниться в централизованной базе данных или в распределенной системе хранения файлов, а хеш — в блокчейне. Обработав документ с помощью безопасного алгоритма хеширования, такого как SHA-256, и сохранив хеш в блоке, значение хеша становится уникальным цифровым отпечатком документа. Такой подход значительно экономит место и средства, поскольку значения хеша намного меньше, чем целые документы. Более того, он обеспечивает целостность и подлинность исходного документа, поскольку любое изменение входных данных приведет к совершенно новому значению хеша, отличному от исходного документа.

Децентрализованные сети хранения данных

Децентрализованные сети хранения данных предлагают способ хранения данных распределенным и безопасным способом. В отличие от традиционных централизованных служб хранения, которые хранят данные на одном сервере или в центре обработки данных, децентрализованные сети хранения данных хранят данные в глобальной сети узлов. Это делает их менее уязвимыми для утечек и потери данных, поскольку данные хранятся с избыточностью в нескольких местах.

Примерами децентрализованных сетей хранения данных являются Arweave, Filecoin и Storj. Эти сети работают, позволяя пользователям сдавать в аренду неиспользуемое пространство для хранения в обмен на токены или другие вознаграждения. Когда пользователь хочет сохранить файл, он разбивается на несколько частей и распределяется по сети узлов. Данные шифруются и реплицируются на нескольких узлах, гарантируя, что даже если один узел выйдет из строя, данные останутся доступными. Давайте подробнее рассмотрим Arweave и Filecoin в следующих разделах.

Арвив

Инновационный подход Arweave к децентрализованному хранилищу называется «пермавеб» — это постоянная и децентрализованная сеть, построенная на основе Arweave. Пермавеб состоит из набора модульных и взаимозаменяемых протоколов. Он устраняет критический недостаток традиционной сети — недостаток памяти. Когда документы удаляются с одного сервера в сети, они теряются из базы знаний. Пермавеб на Arweave позволяет разработчикам и пользователям совместно использовать отказоустойчивую базу знаний, которая постоянно реплицируется в огромном количестве по всему миру.

В основе протокола PermaWeb лежит Arweave, работающий на двух фундаментальных компонентах: масштабируемой структуре, подобной блокчейну, использующей новую систему майнинга, и устойчивом резерве, обеспечивающем доступность и постоянство данных с произвольной маркировкой. Такой подход позволяет хранить большие объемы данных децентрализованным способом без высоких затрат, связанных с хранением в блокчейне. Поверх протокола Arweave расположена децентрализованная сеть шлюзовых серверов, которая обеспечивает легкий доступ к данным для веб-браузеров без необходимости модификации или использования специализированного программного обеспечения.

Сочетая эти элементы, постоянная сеть Arweave обеспечивает безопасное и децентрализованное решение для хранения данных, рассчитанное на века. В отличие от централизованных решений для хранения данных, которые могут быть уязвимы для взлома и утечек информации, постоянная сеть предоставляет отказоустойчивую и неизменяемую систему хранения, устойчивую к несанкционированному доступу и цензуре. Неудивительно, что Arweave быстро завоевывает признание как одна из самых перспективных децентрализованных сетей хранения данных на современном рынке.

Файлкоин

Filecoin — это уникальная децентрализованная сеть хранения данных, которая предлагает встроенные экономические стимулы и криптографию для обеспечения надежного хранения файлов в течение длительного времени. Эта система построена на основе протокола InterPlanetary File System (IPFS), который использует адресацию контента для обеспечения постоянных ссылок на данные и позволяет избежать зависимости от конкретных устройств или облачных серверов для адресации контента. Filecoin расширяет возможности IPFS, добавляя дополнительный уровень стимулирования, побуждая к надежному хранению и доступу к контенту.

Filecoin работает через пиринговую сеть, в которой пользователи платят за хранение своих файлов у поставщиков услуг хранения, то есть у компьютеров, ответственных за хранение файлов и подтверждение их корректного хранения с течением времени. Доступное хранилище и его цена не контролируются какой-либо одной компанией. Вместо этого Filecoin способствует созданию открытых рынков для хранения и извлечения файлов, в которых может участвовать любой желающий. Это гарантирует равномерное распределение затрат на хранение по всей сети, без центрального органа, контролирующего цены.

Filecoin имеет множество вариантов применения, включая хранение NFT и метавселенных/игровых ресурсов, предоставляемых Web3, стимулированное постоянное хранение и архивирование наборов данных Web2 в качестве более дешевой альтернативы облачному хранилищу. Например, NFT.Storage использует Filecoin для предоставления простого децентрализованного решения для хранения контента и метаданных NFT, а Shoah Foundation и Internet Archive используют Filecoin для резервного копирования своего контента. Более того, Filecoin поддерживает широкий спектр форматов данных, включая аудио- и видеофайлы, что позволяет платформам Web3, таким как Audius и Huddle01, использовать Filecoin в качестве децентрализованной системы хранения для потоковой передачи музыки и видеоконференций.

Рекомендации по децентрализованному хранению файлов

Что касается децентрализованного хранения файлов, существует ряд передовых методов, которые следует соблюдать для обеспечения надежности, конфиденциальности и безопасности данных.

Во-первых, рекомендуется хранить метаданные в блокчейне, а сам файл — в децентрализованной сети хранения данных, такой как Arweave или Filecoin. Таким образом, метаданные будут общедоступны и проверяемы в блокчейне, а сам файл будет храниться безопасным и децентрализованным способом.

Во-вторых, избыточность данных имеет решающее значение для обеспечения постоянной доступности и надежности данных. Хранение нескольких копий файла в разных местах значительно снижает риск потери данных из-за отказа одной точки. Децентрализованные сети хранения данных часто имеют встроенные механизмы избыточности, гарантирующие постоянную доступность данных.

В-третьих, защита конфиденциальности и безопасности данных имеет первостепенное значение. Для защиты данных во время передачи и хранения следует использовать шифрование. Доступ к данным также должен контролироваться, чтобы гарантировать, что доступ к ним имеют только уполномоченные лица. Децентрализованные сети хранения данных часто предлагают встроенные механизмы шифрования и контроля доступа.

К лучшим практикам децентрализованного хранения файлов относятся хранение метаданных в блокчейне, использование децентрализованной сети хранения для самих файлов, обеспечение избыточности данных для повышения надежности, а также защита конфиденциальности и безопасности данных. Следуя этим рекомендациям, пользователи могут гарантировать безопасное и надежное хранение своих данных.

Заключение

Хотя хранение файлов непосредственно в блокчейне возможно, высокая стоимость и ограничения по объему хранимых данных делают этот подход непрактичным. Децентрализованные сети хранения файлов, такие как Arweave и Filecoin, предлагают гораздо более надежный и экономичный способ хранения файлов децентрализованным способом. Использование комбинации хранения метаданных в блокчейне и самого файла в децентрализованной сети хранения обеспечивает избыточность данных для повышения надежности. Также важно уделять приоритетное внимание конфиденциальности и безопасности данных в процессе хранения.

По мере роста индустрии блокчейна децентрализованное хранение файлов становится все более распространенным. Важно понимать ограничения традиционных методов хранения файлов, а также изучать и использовать различные доступные децентрализованные сети хранения для безопасного и надежного хранения файлов. При правильном подходе и инструментах децентрализованное хранение файлов может обеспечить более надежное и безопасное решение для хранения данных как для частных лиц, так и для предприятий.