讀懂 Arweave 如何利用博弈設計實現永久網絡存儲

撰文：Amber Group

作者：Perry Wang

Arweave 協議的願景是提供去中心化、可擴展和永久的鏈上數據存儲。就像以太坊被認為是世界計算機，Arweave 可以被認為是永遠不會忘記的世界硬碟。該協議結合了創新的區塊鏈技術和巧妙的博弈論設計機制，以打造一個健康和可持續的網絡。

通過激勵實現永久存儲

Arweave 使用一種稱為 blockweaves 的新型數據結構，它是對區塊鏈原始設計的迭代更新。每個區塊都鏈接到兩個先前的區塊：

• 鏈（類似於比特幣等傳統區塊鏈）中的前一個區塊；

• 來自區塊鏈先前歷史的一個區塊（「recall 區塊」）

礦工必須有權訪問 recall 區塊以挖掘出新區塊並獲得獎勵（隨機訪問的簡潔證明，簡稱 SPoRA）。由於 recall 區塊的選擇是不可預測的，礦工被激勵存儲大量數據，從而增加他們訪問正確 recall 區塊的機率，由此可以挖出新區塊並獲得挖礦獎勵。激勵機制還鼓勵礦工存儲稀有區塊而不是複製良好區塊，因為前者意味著與之競爭相同級別的獎勵的礦工數量較少。

Arweave 區塊構建，來源 : Arweave 黃皮書

因此，Arweave 採取概率和激勵驅動方法，來確保數據的可複製性和永久存儲。這些激勵措施的淨效應是：區塊被網絡丟棄的可能性幾乎為零。

丟塊概率敏感度表，來源： Amber Group。藍色高亮是估算出的當前狀態

請注意，上圖假設礦工隨機存儲區塊。由於礦工被激勵存儲稀有區塊，因此丟棄區塊的實際概率低於反映的概率。

一次付費，永久存儲

Arweave 用戶一次性支付預付費用，以永久存儲自己的數據。這與一些 Web2 或 Web3 存儲平台（例如亞馬遜雲 /AWS、谷歌雲或 Filecoin）形成鮮明對比，在上述平台中，用戶通常需要進行重複性交易。我們相信 Arweave 模式提供了一種完全不同的體驗------一種更適合 Web3 的體驗。訂閱現收現付平台的客戶可能會因未來價格上漲或條款變化而「淪為肉票」，而 Arweave 用戶可以免費重複訪問存儲的數據。

用戶支付的所有交易費用並非全部立即轉給礦工。相反，其中約 86% 归属一個捐贈基金，隨著時間推移，捐贈基金向礦工分發費用，以確保可持續的礦工經濟（以及永久存儲）。捐贈基金目前正在積累其儲備金，預計得等到 Arweave 的 permaweb （永久網絡）比當前表面網絡大上幾倍後，才會開始向礦工支付。

捐贈基金模型的可持續性得到存儲價格隨時間下降這一假設的支持。50 年來，存儲成本年均下降 30.6%。Arweave 的交易定價模型 保守估計這些成本每年只下降 0.5%。

請注意，儘管 CPU 領域的摩爾定律升級步伐正在減速，但目前消費存儲硬體領域的最大數據密度仍遠低於研究中實現密度或理論最大極限。即使假設相當樂觀的 30% 的數據密度年增長率，要達到理論極限也需要 400 多年的時間。換句話說，Arweave 的捐贈基金模型的願景是將礦工經濟維持幾個世紀。

利用行之有效的博弈論設計

點對點（P2P）下載協議 BitTorrent 於 2001 年推出，成為最大的 P2P 文件共享協議，一度占全球互聯網流量的 60% 以上。它的成功很大程度上歸功於其優雅的博弈論設計，被稱為「樂觀的以牙還牙」（optimistic tit-for-tat）策略。 BitTorrent 節點樂觀地與其他節點合作，但會懲罰不合作的行為，促使網絡中的大多數參與者採取良性行動。

Arweave 借鑒了這一行之有效的框架設計。Arweave 網絡中的每個礦工都有自己的專有算法來對其他節點進行排名，按照自己眼中具有最高效用的節點進行排名，並相應地將自己的稀缺資源分配給他們。因此，Arweave 的網絡具有很強的韌性和適應新環境的能力。

例如，今年 3 月，Arweave 網絡中的一些節點識別出一部分礦工使用池化軟體，這些礦工的做法有損於 Arweave 實現數據可複製性最大化的目標。隨後，另一組礦工修改了他們的排名算法，降低這些礦工的優先級，阻止免費加載行為並改善網絡的整體健康狀況。

構建：解鎖可擴容性

今年 9 月，Arweave 發布了有效的第 2 層（L2）擴容解決方案：Bundles。通過 Bundles，每筆 Arweave 交易都被移到鏈下，與其他交易並成一組，然後作為一個大交易放回主鏈。利用這一方式，使得極大的數據文件可以很容易地上傳到 Arweave 網絡。 9 月曾有 單個區塊上傳了 47GB 的數據。 Bundles 還可以改善交易確定性和開發者體驗。Bundles 的發布催化了 blockweave 大小的階梯式增長，表明用戶和開發者之間產生了強烈的共鳴。

Bundling 帶來的階梯式增長，來源 : Viewblock

市場競爭格局

Arweave 通常被與 Filecoin 進行比較，後者可能是最著名的去中心化存儲平台。

Filecoin 由 Protocol Labs 於 2014 年創立， Protocol Labs 團隊是創建星際文件系統 (IPFS) 的幕後團隊。IPFS 是去中心化數據存儲的基礎技術協議，使用內容尋址來識別文件。雖然多數文件當前是通過它們的位置（例如它們存儲在哪個伺服器上）找到的，但 IPFS 通過數據是什麼來識別文件。用戶使用這些標識符，可以在彼此之間共享和下載文件。Filecoin 充當 IPFS 之上的經濟層，以激勵節點托管 IPFS 數據。

Arweave 和 Filecoin 之間的經濟模型存在很多方面的不同。Filecoin 採用現收現付模式運行，與 AWS 和谷歌雲的費用機制非常相似。與 Arweave 不同的是，Filecoin 主要提供臨時存儲解決方案而不是永久存儲解決方案。

此外，在 Filecoin 協議中，用戶和節點之間有數千種不同的合約，每一種都有不同的存儲條款（例如價格、持續時間、複製次數等）。相比之下，Arweave 平台上實際上只提供一種合約 : 數據永久保存。

Arweave 和 Filecoin 模式的差異

因此，我們認為 Arweave 不會與 Filecoin （以及類似的變體）直接競爭。兩者的解決方案實際上可能是互補的。在某些情況下，永久存儲數據會更划算；在其他情況下，為短期存儲付費更有意義。
事實上，很難找到另一個與 Arweave 具有類似價值主張的平台------IPFS 最接近，但後者沒有經濟激勵，文件仍然可以從 IPFS 的網絡中被丟棄。例如，Infura 的 IPFS 固定服務會 刪除六個月內未訪問用戶的數據。

Arweave、 Filecoin 和 Sia 的對比，來源： Web3 Index, Viewblock, Siastats, Filecoin, Chronobot, CoinGecko, 新聞稿

Web3 堆棧中的用例

Arweave 最初主網啟動後增長緩慢，但今年憑藉接納許多 Web3 應用而獲得了顯著的市場吸引力。下文中我們概述了一些用例，以展示 Arweave 如何找到市場契合點，且更清楚地演示 permaweb 帶來的獨特機會。

為 NFT 提供安全性

NFT 的購買者理論上購買的是不可變、永久的對象。然而，這些文件很少存儲在鏈上------對於大多數 NFT 項目來說，鏈上存儲的成本高得令人望而卻步。相反，NFT 的智能合約通常將實際內容存儲在一個簡單的通證 URI 中，該 URI 指向數字對象實際所在的互聯網地址。

這帶來了一個問題：大多數 URI 不能保證永久性或不變性。例如，World of Women NFT 項目 將其圖像文件存儲在 AWS 上，這意味著這些文件將來可能被更改和刪除。 @pencilflip 對 22 個頂尖 NFT 項目的調研結果發現，50% 的項目將其文件存儲在中心化伺服器上。

50% 的項目將其文件存儲在中心化伺服器上，來源 : Pencilflip

即使是 IPFS 也不能保證永久性。 CheckMyNFT 發現了一些 藍籌藝術家的資產，包括 Grimes、Deadmau5 和 Steve Aoki，儘管托管在 IPFS 上，但這些資產暫時離線。再舉一個例子， nft.storage 號稱其提供的數據「將在 IPFS 中無限期可用」。然而，它的 用戶條款和使用條件警告 說，「數據將無限期地持續存在，直到 Protocol Labs 決定結束 NFT.storage 項目。」

鑑於這個問題變得日益突出，藝術家和創作者越來越多地使用 Arweave 的 NFT 存儲平台，包括著名 NFT 藝術家 Beeple 和嘻哈巨星 Jay-Z。

這個 NFT 的持久性評分被列為優秀。這一 NFT 相關的元數據質量高於當前的行業標準。元數據存儲在智能合約中，並符合所有 NFT 平台所採用的以太坊改進提案 (EIP) 中的所有標準。與這一 NFT 相關的媒體數據存儲在最強大的分散式文件存儲系統 Arweave 上。

------蘇富比拍賣行對 Jay-Z 首個 NFT Heir to the Throne 的鑑定報告

除了圖像 NFT 項目外，Mirror （將文本文章作為 NFT）和 Pianity （音頻 NFT）等媒體平台也將其文件托管在 Arweave 上。由於 Arweave 具有獨特的優勢，可以提供去中心化的永久性和不變性，我們預計將在 NFT 和創作者經濟中繼續見證 Arweave 採用率的增長。

用戶界面--- 隱藏的中心化觸點

DeFi 的爆炸式增長，說明了可以通過為用戶提供可自由訪問、自主和透明的平台來解鎖無盡的創新數量。不過，這些平台面臨著一個隱藏的中心化風險：前端用戶界面。雲提供商仍然有能力停止和審查 dApp，而即使大多數用戶更喜歡舊版本，開發者也可以強制前端更改和「更新」。

這種事情已經發生了。今年 7 月，Uniswap 出於對美國監管政策的擔憂，從其前端刪除了代幣化股票。用戶界面下的智能合約仍然存在，開發者只是想把它隱藏起來。作為回應，用戶在 Arweave 上傳了 Uniswap 之前的用戶界面（UI），使用戶可以訪問審查之前的 Uniswap 版本。permaweb 上還有其他平台，如 Sushiswap、Compound 和 1inch 的未審查版本，最大限度地減少審查的威脅。

區塊鏈存儲

區塊鏈是不斷增長的分類帳。這些分類帳本應該永遠存在，但很少有人願意存儲舊鏈數據。隨著區塊鏈網絡的迅猛發展，這個問題變得更加複雜。

區塊鏈網絡規模（單位：GB），來源 : Blockchain.info

對於 Solana 等高性能區塊鏈來說，這個問題尤其嚴重。Solana 所產生的區塊，相當於以太坊、比特幣、波卡（Polkadot）、Algorand 和 Cosmos 所產生區塊總和的兩倍還多。

開發者沒有設計內部解決方案，而是轉向了 Arweave 的技術。

構建高性能智能合約平台的挑戰之一是要確保賬本數據具有高度容錯、去中心化的存儲解決方案……當進入多鏈的未來，區塊鏈可以且應該專業化和互操作。當一個完美的解決方案已經存在，並且比我們可以構建的任何東西在經濟上更合理時，我們再去構建一個專用的存儲網絡並強加給驗證者是不可理喻的。

------ Anatoly Yakovenko，Solana Labs 聯合創始人

Arweave 已經與 Solana、Cosmos、Polkadot、Avalanche、NEAR 和 Skale 合作。區塊鏈索引協議 the Graph 也將 支持 Arweave，允許更有效地訪問存檔的區塊鏈數據。

其他用例

我們在上面只展示了幾個用例，但 Arweave 的技術解決了 Web3 和現實世界的多個問題，例如 財務審計、媒體發布 和 信息存檔。此外，我們相信通過創造新的特性和功能，Arweave 的技術將創造新的市場和用例，推動可用市場的總規模進一步擴大。

代幣經濟學

Arweave 的原生代幣 AR 的創世供應量為 5500 萬個。最大代幣流通總量將是 6600 萬個 AR 代幣。新的 AR 代幣的發行類似於比特幣模式，其中所發行的代幣定期減半，只是 Arweave 的發行速率連續減半，而比特幣有離散的減半事件。

目前總共發行了約 6400 萬個 AR 代幣。大約 22% 的已發行代幣由顧問、項目團隊所持有，或為未來使用和開發而持有。這表明當前的公眾持幣者面臨最多 24% 的稀釋（22% 來自內部人士釋出當前代幣 + 2% 的剩餘生命周期通脹率）。

Arweave 代幣供應時間表，來源 : Arweave 黃皮書 , Amber Group 估算值

隨著對 Arweave 協議存儲需求的增加，AR 代幣的價值預計會上漲。此外，隨著大部分交易費用被發送到 Arweave 的捐贈基金，代幣不斷退出公共流通。舉個簡單的例子，如果 Arweave 網絡總規模增長到 10PB，每 TB 的費用約為 200 AR （當前成本約為每 TB 480 AR），大約 170 萬個代幣將從公共流通中取退出。這些代幣最終將被重新引入流通------礦工需要將它們賣掉以支付存儲成本------但重新入市的步伐可能是漸進的，且會隨著時間推移而發生。

因此，Arweave 用戶可以期待自己所持有的代幣增值，途徑有二：對固定供應的需求增加，以及交易費用進入捐贈基金所帶來的代幣退出流通。

總結

Arweave 幕後團隊深思熟慮地啟動了該網絡。 Arweave 引入了 利潤分享代幣，使開發者能從在 Arweave 上構建的應用中賺取「微紅利」，激勵創始人在 Arweave 上構建應用。它還定期舉辦 Open Web Foundry，這是一項為期六週的計劃，旨在幫助企業家將其想法在 Arweave 的平台上推向市場。所有這些舉措都有助於 Arweave 生態系統的蓬勃發展。

來源 : Verto Protocol

Arweave 現在還只是剛剛起步；執行和採用風險比比皆是。儘管如此，Arweave 對未來的目標是非常遠大的。如果成功，它可以成為 Web3 應用默認的去中心化數據平台。從更大的角度說， Arweave 還可以讓我們更接近於建立一個真正永久的人類知識圖書館。

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