從前端到資料庫，EthStorge 如何幫助 DAPP 實現真正去信任化？
EthStorage 協議由部署在以太坊上的智能合約和 Layer2 網絡中的存儲節點組成，其中，智能合約提供了鍵值存儲，而二層的存儲節點負責存放數據本身。作者：極客 Web3
摘要：
一個去中心化應用由多個部分構成，但目前只有最核心的後端邏輯運行在以太坊上，其他部分比如前端代碼還部署在以太坊之外，同時還包含很多沒有上鏈的數據，所以大多數DAPP無法完整繼承以太坊的安全性，遠未達到理想化的狀態。
導致上述問題的原因主要有兩個：一是以太坊沒有為開發者提供相應的前端標準和工具，二是鏈上存儲數據的成本太高。
為了提供去中心化的前端標準，EthStorage 團隊提出了 web3:// 訪問協議，為開發者提供一整套通過智能合約來部署和訪問前端代碼，甚至是類文件系統的標準和工具，目前已成為以太坊的正式標準。
為了降低以太坊鏈上數據的存儲成本，EthStorage團隊開發了二層存儲協議EthStorage，利用PoRA (Proof of Random Access) 和零知識證明，在繼承以太坊一層安全性的同時，極大降低存儲開銷。
致謝：感謝來自極客Web3 的 Faust，ChainFeeds 的 Zhixiong Pan、LXDAO的 Bruce、EthStorage 的 Qi Zhou, Lun Deng 對本文的反饋。
去中心化DAPP的背景和問題
以太坊的願景是成為世界計算機，希望在其上構建的應用程序都繼承它的安全性。開發者只需一次部署，該應用就會永遠在以太坊上運行，沒有實體可以對其進行審查或惡意操縱。
但現在的去中心化應用DAPP是否達到了上述目標？為了更清晰的回答這個問題，我們需要將一個DAPP應用解構，看它都包括哪些部分，進而分析各個部分的去信任化程度，來得出最終結論。
一般情況下，一個去中心化DAPP會包含前端界面、後端伺服器、數據庫。用戶訪問前端界面時，會通過瀏覽器和域名服務來加載前端內容。其中：
·前端和域名服務：大多沒有通過智能合約來部署和訪問，區塊鏈提供的特性如避免單點故障、代碼不可篡改、抗審查、社區治理等都沒有在前端這部分體現出來。
·後端伺服器：部分由智能合約實現，有些計算密集型的任務無法完全上鏈。
·數據庫：部分由智能合約實現，由於鏈上存儲費用非常高，數據量較大的情況下DAPP還是採用鏈下的存儲方案。
通過上面的分析，可以看到現在的去中心化DAPP只有部分組件通過智能合約獲得了以太坊的保護，以太坊體系還遠未實現當初的"去中心化的世界計算機"願景。
2023年末Vitalik回顧以太坊的發展，寫了一篇反響較大的文章"Make Ethereum Cypherpunk Again"，討論了以太坊社區該如何回歸密碼朋克的理念。他在文中總結了以太坊甚至是更大範圍的Web3社區應該堅守的價值觀，提到非常重要的一點：
去中心化應用應儘量減少對任何單一主體的依賴，即便DAPP的核心開發者永久消失，應用程序也可以繼續運轉。
由此可見Vitalik對於去中心化應用該如何構建也有類似的期待。接下來我們將詳細分析去中心化DAPP中每個組件面臨的問題，探討如何對其進行改進。
前端和域名服務
在去中心化應用的幾個組成部分中，前端和域名服務的中心化程度最為嚴重。目前絕大部分dApp的前端都使用中心化伺服器，項目方可以隨時修改前端代碼，不需要經過社區治理，也不受到時間鎖限制，這部分的安全性與部署在以太坊上的智能合約相去甚遠。
黑客可以入侵伺服器修改前端代碼，而dApp用戶會因為使用該惡意前端而損失資產。這個問題在上個DeFi Summer中反復出現，我們不禁要問：為什麼前端不能和後端一樣部署在以太坊上，讓修改行為通過社區治理和時間鎖才生效呢？
另外請設想一下，假如 Uniswap 的開發團隊有一天不再給他們的前端伺服器以及域名服務付費，那麼 Uniswap 的用戶和 LP 將如何使用 Uniswap？
絕大部分用戶並不懂得如何繞過前端和智能合約交互，雖然 Uniswap 有嘗試將其前端上傳到 IPFS，但是 IPFS 和以太坊是不同的網絡，在可靠性和去信任程度上完全不同。值得一提的是，IPFS的內容訪問速度很慢，現在絕大多數用戶還是和Uniswap部署在中心化伺服器上的前端進行交互。
此外，因為Uniswap前端的運營主體是Uniswap Labs，他們為了迎合監管，增加了對Token列表的審查，這與他們在以太坊上部署的智能合約形成了反差，因為誰都無法隨意對智能合約進行修改。所以，在前端被審查的Token還是可以在合約層面被交互到的，由此可見代碼上鏈對抗審查的重要性。
後端伺服器
因為EVM可以提供圖靈完備的執行環境，所以大部分後端邏輯都可以在以太坊鏈上執行，我們可以說智能合約類的應用可以完全繼承以太坊的安全。只是因為成本原因，一些計算密集型的任務無法直接在鏈上進行。
針對這個問題，現在探索比較多的是使用ZK或者OP的方式，將計算移交到鏈下完成，以太坊鏈上只對計算結果進行最終確認，以此在計算層面上進行擴容。有些AI相關的項目將這類方法推向了極致，希望將 AI 大模型這種超級計算密集型的任務與區塊鏈掛鉤，值得我們去密切關注。
數據庫
對於數據庫，EVM 原本就支持鍵值對/KV型存儲 (Key Value Store)，可以覆蓋非常多的使用場景，但核心的問題是：鏈上存儲的成本太高。
貴到什麼地步呢？在 Gas Price為10Gwei 的情況，鏈上存儲1GB的數據需要 6200多枚ETH，超過2000萬美元！顯然存儲成本成為了數據庫去中心化的核心問題。
我們可能會想，能否使用和上述計算擴容類似的方法，對存儲進行擴容，也就是鏈下存儲，鏈上驗證存儲效果。後面我們會對這個思路詳細展開。
分析了上述談及的DAPP組成部分後，我們發現，只有讓DAPP的每個部分都足夠安全和去信任，其作為一個去信任的整體，才能真正成為一個去中心化的DAPP。而以太坊作為dApp的運行與托管平台，需要給開發者提供相應的解決方案，才能孕育出符合以太坊願景的應用生態。
DAPP的去信任解決方案
圍繞著如何讓DAPP完全基於以太坊來部署和訪問，EthStorage團隊提出了兩套解決方案：
- web3:// 訪問協議：解決如何使用智能合約來部署和訪問前端代碼，甚至是類文件系統的問題。
- EthStorage 二層存儲協議：在繼承以太坊安全性的同時，極大降低了存儲開銷。
web3:// 訪問協議
web3:// 可以被理解為去中心化版本的 http://，與 http 的 URL 中通過指定伺服器 IP 地址或者域名來訪問中心化的資源類似，web3 的 URL 需要指定一個智能合約地址或者ENS域名，來訪問存儲在其上的資源。
我們可以將一個網站的前端全部部署到一個智能合約中，並通過web3:// 來訪問！可以對比一下兩者的區別：
目前 web3:// 已經成為了以太坊的正式標準（ERC-4804），如果希望詳細了解 web3:// 訪問協議的內容，可以訪問其官網。為了更好的在智能合約中做文件管理，我們提出了 ERC-5018，它在智能合約中模擬了一套文件系統的接口，這樣就可以通過 ethfs-cli，將打包好的前端代碼文件夾上傳到一個智能合約中，並通過 web3:// 來訪問這個網站。
大家如果感興趣，可以按照教程完成一個簡單的去中心化應用部署和訪問。
有了 web3:// 訪問協議，我們才能真正讓 dApp 前端也具有了 "Code is law" 的屬性。對於開發者來說，一旦部署，這個前端將永久執行下去。試想如果Uniswap labs也將其前端部署到了以太坊，那麼即使團隊想在前端層面對用戶進行審查和限制，也無法阻止人們使用其部署在以太坊上的前端了。
當然在解決了可行性問題後，我們還意識到鏈上存儲大量數據的成本會非常高，從而使開發者在鏈上部署前端的時候面臨困擾。我們進一步開發了 EthStorage 二層存儲協議，在繼承以太坊安全性的同時，極大降低存儲開銷。
EthStorage二層存儲協議
EthStorage 協議由部署在以太坊上的智能合約和Layer2網絡中的存儲節點組成，其中，智能合約提供了鍵值存儲，而二層的存儲節點負責存放數據本身。
用戶通過 EIP-4844 的 BLOB 將待存儲的數據上傳到以太坊上，EthStorage智能合約只會記錄BLOB內數據的哈希，從而有效的降低存儲成本。
同時，二層的存儲節點會下載對應的BLOB數據到本地磁碟，使用 PoRA (Proof of Random Access) 和 ZK，將存儲證明提交至以太坊上的合約做驗證，該合約需要通過之前記錄的Blob哈希來確認存儲節點上傳的ZK證明能否對上號，以此確認二層網絡中的存儲節點真的存放了這些數據。
具體流程如下：
對於開發者來說，其上傳數據和獲取數據的接口非常簡單：
應用開發者可以直接通過EthStorage提供的合約接口，對大塊數據進行讀寫，寫入成本約等於直接在鏈上存儲數據的千分之一。因此，EthStorage不僅支持鏈上部署前端，對更廣泛的鍵值存儲數據庫操作也提供了成本更低的解決方案。
目前，EthStorage已獲得了以太坊官方的 Grants，並且已經在 Sepolia 部署了公開測試網，歡迎大家加入。
總結與展望
大多數DAPP的重要組件如前端和數據庫未部署在以太坊，無法繼承以太坊的安全，導致應用作為一個整體無法做到永久執行，抗審查，可治理。
EthStorage 對此提出了兩個方案解決這個問題：web3:// 訪問協議解決使用智能合約來部署和訪問前端的問題；EthStorage 二層存儲協議解決存儲成本過高的問題。
為了實現以太坊最初的願景，我們認為它將演進為一個去中心化的Web伺服器，生態中的去中心化應用會將其所有組件都部署於以太坊，不管是後端代碼、前端還是數據，一旦部署，代碼可以永久運行，數據可以永久訪問，成為一個真正的 Unstoppable Dapp。
EthStorage 公開測試網正在進行第二次激勵活動，感興趣的社區小夥伴可以按照Guide 完成自己的第一個 Unstoppable Dapp 部署和訪問！
