随着BitTorrent的引入，点对点数据协议的想法在20多年前就已经为人所知。在BitTorrent中，普通用户只需使用互联网就可以彼此共享任何数据。区块链技术以其架构属性添加了下一步：
- 通过工作证明(PoW)或权益证明(PoS)等共识，在任何行业都可创建易于去中心化的共享经济。
- 支持智能合约，在给定条件下自动执行业务逻辑。
由于这些概念，现有的协议才可以不断发展，从共享最喜欢的电影或音乐到为有需要的人完全托管其计算机的一部分，并帮助他们：
- 企业数据备份
- dApp的媒体存储与图片/音频/视频操作
- 网站托管
目前的DeFi和NFT的状态只是一个合成经济，向有限的人群注入资金，而没有解决任何真正的世界问题。有一种技术可以通过维护互联网内容和数据来优化每月数十亿美元的成本。所有这些都以一种去中心化的方式进行，任何人都可以从参与中受益。
本文将简要介绍目前或不久的将来在去中心化存储系统市场中会发挥作用的关键协议，作为已经大规模增长的IT服务市场的一个重要补充，包括亚马逊网络服务(AWS)，谷歌云，微软Azure——预计将从2022年的786亿美元增长到2027年的1837亿美元。
以上为主流去中心化存储协议汇总图。下面我们开始展开对这些去中心化存储协议的特性及优缺点展开讨论。
1. IPFS
IPFS，星际文件系统是一种用于存储和访问文件、网站、应用程序和数据的分布式系统。是最常用的L1去中心化点对点存储，其结合了三个关键概念：
- 通过内容标识符(CID)而不是物理位置进行搜索，这意味着通过SHA哈希进行的验证将不匹配。
- 通过有向无环图(DAG)链接内容，主要是在 Git 中使用的Merkle DAG，将所有提交连接到一个存储库。检查dag.ipfs.io以可视化 DAG。
- 使用带有键值对的分布式哈希表(DHT)进行内容搜索，以查找哪些对等方正在托管搜索的内容，使用libp2p作为核心组件。
IPFS系统
一个大型的节点网络(20万以上)被设计用来将单个文件的共享存储到多个设备中，并根据其需求有效地管理数据流。
- 使用IPFS服务是完全免费的，类似于BitTorrent，我们只需要成为网络的一部分并共享任意数量的数据。重要的是，如果我们没有24/7运行节点或使用第三方服务来为我们做到这一点，默认情况下数据不被保留。
- 安全性：IPFS是公共协议，包括文件本身的内容，除非它们自己加密。CID是公开的，需要额外的措施来保持数据的私密性。
应用
为了减轻IPFS问题并推进其使用，IPFS之上的外围协议开发了服务来为我们完成困难的工作：
- Ceramic，用于数据存储的无权限数据流网络，去中心化身份等。
- Fission，具有加密存储能力的WebNative文件系统。
- Fleek/Spheron，为用户的前端进行去中心化托管。支持React/Next，有可能部署更多的前端框架。
- Lit协议，安全地存储IPFS数据的L2隐私层。
- OrbitDB，利用IPFS Pubsub的，点对点无服务器的去中心化数据库。
- Pinata, CDN，在世界各地拥有200多个缓存点。可简化IPFS文件的管理，并被授予通过Submarine产品管理优质内容的能力。是存储和维护 NFT 业务的理想选择。
- Filebase，类似于Pinata，Filebase提供了固定文件的UI，并提供一组工具来同步AWS S3，包括JavaScript和Python SDK。
1.1 Filecoin
Filecoin是IPFS缺失的激励层(L2)之一，它验证数据是否被存储，同时保持IPFS提供的效率、真实性和弹性。
Filecoin通过以下方式增强IPFS：
- 存储市场，根据市场条件确定数据存储的价格。
- Filgram，第一个存储提供商和客户市场的工具。
- 用于提高搜索质量和性能的数据索引器。
开发者可以通过多种方式与Filecoin交互：
- Powergate公开了更高级别的API，通过CLI或gRPC API端点更容易地与IPFS和Filecoin节点交互。
- Lotus CLI代表了一个更强大但也更复杂的工具集，可以通过Lotus节点管理Filecoin数据。
Filecoin vs IPFS
- IPFS允许对等点相互存储、请求和传输可验证的数据(如BitTorrent)。
- Filecoin旨在提供一个持久数据存储系统。确保矿工正确存储了他们承诺维护的数据。
Filecoin 经济
基于合约的存储可以简单地看作是一种随用随付的模型。超过4000名矿工参与Filecoin网络，通过FIL代币和数据市场商定的价格进行补偿，现在:
- $0.0000002 GB/月
与亚马逊 S3 相比：
- $0.013 GB/月
FVM
在2023年，Filecoin虚拟机(FVM)可能会成为一种改变游戏规则的功能升级协议，除了存储数据之外。具有无限存储的 EVM 兼容智能合约，可能支持以下用例：
- 带链上媒体的NFT
- 去中心化计算
- DAO数据
1.2 Crust 网络
Crust Network 网络本质上是一个IPFS激励层协议和一个基于底层的区块链(Polkadot生态系统)，其可以：
- 在IPFS节点提供商和数据提供商之间建立数据存储市场。
- 提供个人“Google Drive”，例如加密的Web3.0 存储 ，供私人或公共使用。
由2000多个节点支持的关键共识概念包括3层：
- MPOW (Meaningful Proof of Work)——基于TEE (Trusted Execution Environment)的低信任/零信任存储证明层，作为链下消息传递，对矿工的存储工作进行检查和证明。
- GPOS(Guaranteed Proof of Stake)——Pos衍生的共识层，要求节点提供存储证明以获取质押配额作为激励。
- DSM——去中心化存储市场，在买方和卖方之间建立定价条件。
所有工具集都支持：
- 通过Github操作自动部署DApp/网站
- 通过 Github 操作、Node.js 包或Crust CLI实现去中心化 pin
作为Polkadot平行链拍卖的赢家，Crust 旨在利用其与 Astar 或 Moonbeam 等其他平行链的互操作性属性，并成为在 Polkadot 或 Kusama 生态系统中构建的智能合约的数据存储之家。
2. Sia
Sia是一个基于合约的第1层去中心化云存储(类似于Filecoin)，使用区块链技术，经济由其代币Sia提供。每个文件围绕多个节点分成30份，其中10份足以在不可用的情况下组成文件(Reed-Solomon纠删编码)。要记住的一个关键方面应该是它对隐私的关注。
- 最大单个文件大小 = 300GB
- 所有文件默认为私有，采用Threefish算法，实现高性能和安全加密。
- 价格是动态变化的，目前每月存储价格约为1美元/TB，上传价格为0.5美元/TB，下载价格为2美元/TB。
其隐私性和定价的结合使得Sia环境适合存储长期大型备份，比谷歌Drive等中心化云更便宜。
2.1 Skynet
Skynet 被设计为 Sia 的顶层。不过，Skynet 工作室不久前宣布该项目由于资金问题被迫终止了，真是遗憾！
3. Storj
Storj自2014年创建以来，已经成为一个非常强大的基于合约的第1层存储解决方案，具有发达的网络和有趣的功能，包括:
- 通过使用AES-256-GCM 加密保护的Uplink CLI与AWS S3 存储桶同步选项。
- 在 MongoDB 进行备份。
- 使用 Filezilla 传输文件。
数据
文件被分成80个或更多的bundle，放置在世界各地的多个节点之间(总共14k+)，只需要29个bundle组成一个文件，以确保在节点故障的情况下有足够的缓冲区(再次使用Reed-Solomon编码)和高可用性>99.9%。
所有这些都有丰富的免费和专业定价模式
- 免费：每月150GB存储空间和带宽
- PRO：每月存储 $4/TB, 带宽 $7/TB
4. Arweave
Arweave的方法有点不同，共识被称为PoA(访问证明)，目的是让所有文件能够永久存储，共识激励在节点之间随机分割区块历史，它的算法识别出哪些数据共享较少，并为处理罕见文件的矿工提供更大的奖励。详情参见：
一方面，矿工的能力可以得到很好的优化，不会有文件被遗忘或丢失，另一方面，有一个关于其内容审核规则的担忧，就是在审查协议中，被识别为滥用的文件可以通过民主投票从档案中删除。
- 用户支付一笔费用来永久存储数据，价格是动态计算的。现在的成本是2美元/GB。
- 网络覆盖超过1000个区块链(SPoRA)节点，交易吞吐量超过5000 TPS。
- Arweave上的数据始终是不可变的。
- ArDrive作为加密的文件存储和组织平台。
尽管与Arweave的直接交互可能具有挑战性，但有一种解决方案让生活变得更容易，称为Bundlr。
Bundlr
在不牺牲安全性和可用性的前提下，Bundlr使Arweave上的交易数量增加了4000%，上传数据的速度提高了约3000倍。
Bundlr实际上是建立在Arweave之上的权益证明网络，目前占上传到 Arweave 的数据的 90% 以上。它是一个多链解决方案，兼容领先的区块链，包括以太坊，Solana, Avalanche, Polygon等。
每天随机选择验证者来确保交易传递给Arweave，另外还提供：
- 缓存层
- 无限的可扩展性
- 保证即时交易的最终确定性
- 100kb以下的免费数据上传
这个由Bundlr设计的bundle规范是开源的，目前已有 JavaScript 和 Go 语言的实现。
总结
共享计算资源将在未来发挥巨大的作用，它的好处非常直观，任何参与者都将能够从中感受到数据和吞吐量的成本优化。
此外，低廉的数据存储成本与高性能的可扩展区块链相结合，可以解锁我现在想不到的新的交互方式。
如果我总结一下我所看到的，有几种以去中心化方式存储数据的基本协议：
- IPFS，它不完全是区块链，而是由第三方开发了一个丰富的生态系统，使用区块链经济为每个人带来高性价比的数据服务。
- Storj，是一个开发得非常好的基于合约的云存储，正在不断改进，有可能与AWS S3同步。
- Sia，是安全协议，用于大型私有存储备份，比谷歌便宜，但由于缺乏生态系统激励机制，它的声誉和未来都值得怀疑。
- Arweave，真正的永久存储，但是内置的内容审核机制，使得人们可能会害怕潜在的审查。
没有必要把以上项目称为AWS/GCP杀手，这里需要指出的一点是，上面提到的所有协议还没有包含GCP或AWS目前提供的所有功能和小工具的1%，认为区块链替代方案可以吃掉这个数千亿市场蛋糕中的很大一部分是相当悲观的。
如果市场最终证实了区块链在数据存储和云计算中的可用性，供应商和消费者都将能够从中获利。在某些时候，拥有丰富IT经验的世界级大公司可能会开始着手适应、购买团队并从中抢占先机。但这并不全是坏事——这将意味着这条道路是有意义的，并将在未来几年或几十年内让越来越多的人从中受益。