去中心化存儲項目分析：MEMO 與 Filecoin、Arweave 的比較

作者：OxCarna

當Web3.0來臨之際，區塊鏈技術引導的去中心化變革正在產生深遠影響。在這場變革中，數據不僅是促進社會經濟運轉的重要生產要素，也成為了具備價值流通和傳承的資產，它的存儲方式也正受到前所未有的關注。

NFT、元宇宙等前沿去中心化應用讓去中心化存儲站在了重要支撐點上。本文在對永久存儲進行剖析的基礎上，從存儲技術、系統治理基礎、拓展性能等三個方面來分析去中心化存儲項目MEMO與Filecoin及Arweave的異同之處。

一、關於永久存儲

在人類歷史進程中有許多文明記載被意外或人為摧毀，當科技發展進入新紀元後，基於對文明延續的期許，人類不斷嘗試解鎖永久存儲。

2019年GitHub啟動了代碼永久保存計劃，計劃至少保存一千年。GitHub設置了通過不間斷的跨各種數據格式和位置存儲多個副本的保存方式，甚至將數據以膠片的形式保存在了位於北極的永久凍土區深250米處，以解決數據在未來丟失的風險。

相較於GitHub設立的千年存儲計劃，去中心化存儲試圖超越這種跨越多個組織和多個格式的複雜存儲方式，而是通過區塊鏈及一系列技術機制來實現。

作為去中心化存儲的開拓者，Filecoin、Arweave及MEMO的願景都與永久存儲相關。Filecoin的願景是"旨在存儲人類的重要信息"，Arweave提出了復興亞歷山大圖書館的願景，MEMO則旨在"讓人類信息數據永存"。

這三者中，表面看來Arweave與永久存儲理念最為契合，因為它將數據直接存儲在"鏈上"並採用一次性付費長久存儲的模式，而Filecoin與MEMO則是採用根據存儲時長和需求空間大小來分階段付費的模式。不過，Arweave是完全開放的網絡，任何人可訪問但不可篡改，這種模式只適合存儲公開數據，卻並不適合存儲隱私數據，而且存在讓低價值數據長期佔據存儲資源的可能性。

因為信息的流傳是一個自然選擇的過程，低價值數據會隨時間逐漸消失，而高價值數據則會跨越周期不斷自主傳承下去。希望通過一勞永逸的方式來讓數據永久保存，這很可能是高估了其數據的價值，而且以一個人的百年生命來衡量永久，未免顯得太過渺茫。

從數據的分層特徵來看，那些影響人類文明進程的科技、歷史、文化等重要數據有永久存儲的必要，但物聯網、智能駕駛等周轉數據儘管對當下社會經濟運轉產生重要作用，卻並不需要長久保存。所以永久存儲雖然是個很恢宏的願景，但是並非所有數據都值得永久存儲。

對永久存儲的最佳理解即保證當下所存儲數據的安全、可靠，因為永久是由每一個當下組成的，只有現階段數據安全可靠性得到保障，永久存儲才有實現的可能。因此，存儲的最合理組織方式還是分階段付費，讓社會和時間來選擇哪些數據值得永遠流傳。

而數據的安全可靠需要多個同時存在的複雜技術的高度配合。在去中心化存儲誕生不足十年的時間裡，目前還沒有辦法用時間的標準來評判，但可以嘗試從存儲技術、系統治理基礎、拓展性能等三個方面來衡量。

二、存儲技術

當談起去中心化存儲的時候，多數人關注區塊鏈往往多過關注存儲本身。

因為區塊鏈是一項誕生不足20年的新興技術，它因去中心化、不可篡改的特性被人們賦予了改變世界的期望。而存儲技術幾千年以來都是用來記錄和傳承信息，相對於區塊鏈改變世界的宏大願景，存儲則是低調溫和卻又源遠流長的存在。

雖然存儲的應用更底層一些，但不代表它是一件很容易就能實現的技術，相反它是典型的技術密集型和資本密集型產業。我們看到，傳統的雲存儲市場已被亞馬遜、谷歌、百度等幾家全球大型互聯網巨頭壟斷，因為技術和資本築起的森嚴壁壘讓小型公司難以企及。

當存儲與區塊鏈碰撞，去中心化存儲由此誕生。對於Filecoin、Arweave及MEMO而言，去中心化只是加在名字前面的前綴而已，他們的本質仍是存儲項目，對他們進行比較，存儲技術當然不容忽視。

存儲技術發展幾千年，在最近幾十年進化成了數字化存儲。以亞馬遜雲為首的傳統雲存儲的使用性能其實已足夠高，但中心化運營模式所帶來的隱私難以保證和伺服器故障帶來的服務停擺問題卻讓人詬病。如果將傳統雲存儲服務商的先進技術與區塊鏈相結合，則會升級成為一種十分超前的技術。

但是多數去中心化存儲項目目前使用的均是較為原始的存儲技術。拿冗餘機制而言，Filecoin和Arweave採用的都是原始的多副本冗餘，而MEMO採用的則是糾刪碼和多副本相結合的冗餘方式。

多副本是一個從計算機存儲誕生起就出現的原始冗餘策略，原理是將每份數據在各對應節點完整備份一份。對於早期的小體量數據而言，使用多副本技術就可以滿足需要。但當後續數據量暴增，如果繼續使用多副本技術則對存儲空間構成了巨大挑戰，因此後來為了解決大容量數據存儲問題又發明了目前雲存儲巨頭們都在使用的糾刪碼技術。

糾刪碼則是將數據分割成小塊，加上一定的冗餘校驗碼後分散存儲在不同節點上的技術。相比多副本技術，糾刪碼在降低存儲開銷方面貢獻突出。例如一份容量為1G的數據，若採用5副本冗餘模式，最多可以容忍4個節點的數據丟失，需要的存儲開銷為5G。若採用5+5糾刪碼模式，最多也可容忍5個節點數據丟失，但需要的存儲開銷僅為2G。同樣是5倍冗餘，5+5糾刪碼模式的存儲開銷僅為5副本模式的40%。

MEMO憑藉雙重冗餘機制不僅讓存儲空間利用率大幅提高，也賦予了用戶更多的自主選擇權。若存儲訪問頻次較低的數據可採用默認的糾刪碼模式，若存儲訪問頻次較高的數據則可選擇多副本模式。除了冗餘機制之外，MEMO還開發了一種數據修復功能，所採用的RAFI技術能夠通過快速發現失效數據塊從而將數據修復效率提高數倍。

因此，從冗餘機制上來看，Filecoin和Arweave都是原始存儲技術和區塊鏈的結合，而MEMO則是前沿存儲技術和區塊鏈的結合。

三、系統治理基礎

系統的運行規則對運行穩定性和長久性起着重要作用。在系統治理基礎上，Filecoin、Arweave與MEMO三者之間也存在很大不同。

從經濟模型上看，Filecoin、Arweave都是通過出塊來激勵存儲。他們的用戶角色有兩類，即存儲用戶和礦工。雖然Filecoin還擁有一種檢索礦工角色，但是檢索礦工和存儲礦工可以互相兼任，因此Filecoin本質上只有兩類角色。

在運行原理上，Filecoin作為IPFS的激勵層，採用複製證明和時空證明作為共識基礎，它的運行模式是封裝出塊，即成功封裝了數據的礦工才有資格獲得出塊權，其數據存儲與封裝成功率高度相關。Arweave作為一種類區塊鏈，採用"訪問證明"（Proof of Access）和PoW共識作為激勵基礎，它與傳統區塊鏈的不同之處在於無需每個節點都同步全部鏈上數據，礦工們僅需下載部分區塊就可以立即開始驗證。

MEMO則不以出塊來激勵存儲，而是設計了三個相互關聯和相互制約的角色來維護系統生態平衡，並利用智能合約進行系統自治。除了存儲用戶User和存儲提供者Privider，MEMO還設計了中間管理人Keeper角色。Keeper的主要功能是對存儲節點Privider發起挑戰並驗證是否按約存儲，該角色對系統的穩定運行起着舉足輕重的作用。

不同於Filecoin，MEMO的三方角色互相獨立，不能互相兼任。User是消費者，Privider按提供的存儲空間大小和時長來計算收益，Keeper則從User的付費中獲取一定比例管理收益，角色間的交易通過智能合約來自動執行。

如果說Filecoin和Arweave的兩類角色連成了一條直線，那麼MEMO的三類角色則構成了一個三角形。幾何學認為三角形是最穩定的結構，MEMO正是以三方獨立角色的設計實現了系統的三足鼎立之勢，使運行更加穩定。

在保證數據完整性方面，MEMO開發了一種公開驗證機制，而Keeper角色在該機制中承擔着重要的管理和監督職能。每個獲得經濟利益的節點都必須接受監管，例如每個Privider必須接受Keeper的挑戰，每個Keeper也必須接受其它Keeper的挑戰，環環相扣。為了防止角色間進行合謀攻擊，這種公開驗證機制除Keeper外，也允許任何第三方參與驗證，保證了驗證的公開性、不可預測性和隨機性。

此外，MEMO還設計了用戶評分制度，User有權對合作過的Privider和Keeper進行評價，誠信度高的角色會在未來獲得更多的服務機會。該評分制度和Keeper角色的設計、智能合約的部署一起共同構成了MEMO系統治理基礎，使系統運轉更加穩定健康。

• 拓展性能

目前大量數據存儲在使用壽命為數十年的硬碟上，因此長久存儲的實現是對拓展性能的一項終極考驗。考驗拓展性能，我們可以從去中心化程度、參與門檻、可靠性、可用性和能耗性等幾個方面來分析。

三個項目中，Filecoin和Arweave都以出塊來激勵存儲，但算力競爭導致他們的參與門檻都比較高。

Filecoin依靠封裝出塊，其封裝過程是一個複雜的編碼與計算過程，這意味著只有那些配置高、算力大的專業設備才適合加入，而普通設備由於計算能力有限難以參與，這使Filecoin不可避免趨於集中化。

Arweave採用類區塊鏈結構Blockweave，雖然將數據存在"鏈上"，但它並非像傳統區塊鏈那樣將數據進行全網備份，而是由礦工存取隨機回憶塊的形式來激勵存儲。雖然這會激勵礦工儘量多的存儲歷史區塊和存儲「稀有」區塊，但因為沒有做到全網備份，這種模式也不可避免地導致了去中心化程度的減弱。

而MEMO以全新的設計理念及不依靠算力競爭的模式保證了完全的去中心化。在架構設計上，MEMO對傳統區塊鏈存儲架構進行了優化和創新，僅將角色和交易信息記錄在區塊鏈上，而將數量龐大的數據以共享經濟的模式存儲在邊緣存儲設備上。這種利用普通邊緣設備的模式不僅能夠保證完全的去中心化，也使得參與門檻大大降低。

並且，在新的世界格局下，碳排放必將成為去中心化存儲的重要價值標準之一。Filecoin的封裝過程和Arweave的PoW共識過程都是高能耗過程。Filecoin雖然將數據存儲在鏈下，但是驗證過程仍然在鏈上完成，Arweave則將存儲和驗證都放在了鏈上。而MEMO通過隨機驗證函數將公開驗證機制設計在鏈下進行，這種機制使MEMO在不犧牲安全的前提下獲取了低能耗和高可用性。

低門檻參與使MEMO獲得了拓展的廣度，完全的去中心化及低能耗、高可用性又使其獲得了拓展的深度。而在可靠性方面，MEMO同樣以領先的存儲技術走在了去中心化存儲的前沿。MEMO正是以多項創新和獨到的技術實現了數據在每一個當下的完整性承諾。

區塊鏈的誕生促使計算和存儲分離，智能合約的部署和Keeper角色的設計使得激勵與出塊分離，這些分離成為了MEMO理念的精髓所在，使其成為完全去中心化、低冗餘、低能耗、高可靠性和高可用性的分散式雲存儲代表。