Web3 e lo storage decentralizzato: IPFS, Filecoin, Arweave, ricostruire le infrastrutture di base dei dati digitali

1. I punti dolenti intrinseci dello storage cloud centralizzato, che danno vita allo storage distribuito Web3

Attualmente, il principale storage su Internet è centralizzato (AWS, Alibaba Cloud, Tencent Cloud, ecc.), con tutti i file memorizzati nei data center di proprietà dei fornitori, che presentano quattro difetti intrinseci che non possono essere risolti:

• La proprietà dei dati non appartiene agli utenti: le piattaforme hanno il diritto di eliminare, oscurare e rimuovere i file, e i contenuti possono essere soggetti a censura, divieti e rimozioni forzate; quando i fornitori chiudono i servizi o riducono le attività, i file vengono persi e i link diventano permanentemente 404.
• Il rischio di guasti a punto singolo è estremamente alto: interruzioni di corrente nei data center, guasti ai server o attacchi hacker possono causare perdite di dati su larga scala o interruzioni dell'accesso a livello globale, con storie di guasti totali da parte di grandi fornitori di servizi cloud.
• I dati possono essere manomessi e la tracciabilità è difficile: i fornitori possono modificare in modo retroattivo immagini, documenti e video, e gli utenti non hanno prove crittografiche per dimostrare il contenuto originale dei file, rendendo difficile garantire l'affidabilità delle opere d'arte digitali, dei documenti e dei dati di ricerca.
• Il modello di costo non è favorevole: costi di archiviazione mensili + elevate spese per il traffico in uscita, i costi di archiviazione a lungo termine e di grandi volumi di materiali statici continuano ad accumularsi, e le spese per la conservazione di enormi dataset di AI e gallerie NFT sono enormi.

Lo storage decentralizzato Web3 si basa su reti P2P, hash crittografici e incentivi blockchain, crittografando e frammentando i file, memorizzandoli in innumerevoli nodi indipendenti in tutto il mondo, trasformando le risorse di archiviazione in un mercato aperto e libero, risolvendo completamente il problema del monopolio dello storage centralizzato. Le tre principali soluzioni di base del settore sono IPFS, Filecoin e Arweave, che si completano a vicenda per supportare l'implementazione dei dati on-chain, degli asset digitali e dei dataset di AI in tutti gli scenari.

2. Analisi semplificata dei tre protocolli di storage decentralizzato

1. IPFS: protocollo di trasmissione di base senza incentivi, livello file universale di Web3

IPFS, acronimo di InterPlanetary File System, è uno standard di trasmissione di file peer-to-peer, privo di token e incentivi per il mining, la sua innovazione principale è l'indirizzamento dei contenuti tramite hash CID, che rivoluziona completamente la logica di indirizzamento basata su posizione di HTTP tradizionale.

• HTTP tradizionale: si basa sull'indirizzo del server per localizzare i file; se il server scompare, il link diventa non valido;
• Logica di IPFS: dopo il caricamento del file, viene generato un'impronta hash CID unica, se il contenuto del file cambia, il CID cambia di conseguenza, e qualsiasi nodo della rete che conserva quel file può accedervi permanentemente, senza mai incorrere in un 404.

I file vengono automaticamente suddivisi in piccoli pezzi, con backup ridondanti nei nodi globali, adattandosi naturalmente a DApp, immagini NFT, pagine web statiche e archiviazione di documenti di piccole dimensioni. Tuttavia, IPFS stesso non ha incentivi economici, i nodi non hanno motivazione per mantenere i file a lungo termine, quindi IPFS da solo non può garantire la conservazione permanente dei dati, rendendo necessario l'uso di Filecoin come strato di incentivazione.

2. Filecoin: mercato di storage incentivato complementare a IPFS, principale forza per lo storage commerciale di grande capacità

Filecoin è una rete di incentivi blockchain costruita su IPFS, che crea un mercato standardizzato di offerta e domanda di storage, risolvendo il problema della mancanza di motivazione per il mantenimento dei nodi IPFS, ed è attualmente la rete di storage decentralizzato con la maggiore capacità di storage effettivo.

Meccanismo di prova della tecnologia principale

• Prova di replica PoRep: verifica che i miner stiano realmente e completamente memorizzando i frammenti crittografati degli utenti, escludendo la possibilità di falsificare dischi vuoti;
• Prova di spazio-tempo PoSt: i miner devono presentare prove periodiche per dimostrare la custodia a lungo termine dei dati, e i token di garanzia in caso di violazione verranno confiscati (Slash).
• La rete è divisa in due mercati principali: mercato di storage (utenti pagano per affittare spazio su disco), mercato di ricerca (i nodi forniscono file per il download e ricevono ricompense), qualsiasi individuo o istituzione può contribuire con dischi rigidi inutilizzati per diventare miner di storage, monetizzando le risorse di storage inutilizzate.
• Scenari di adattamento: materiali di grandi dimensioni in TB, dataset di addestramento AI, video del metaverso, archiviazione a lungo termine per istituzioni, archiviazione di dati di transazione originali per Rollup modulari.

3. Arweave: rete di storage permanente, pagamento una tantum, conservazione dei dati per sempre

A differenza dello storage contrattuale di IPFS+Filecoin, Arweave si concentra sullo storage permanente Permaweb, con una struttura unica di Blockweave, dove ogni nuovo blocco è legato a blocchi storici casuali, il meccanismo di consenso SPoRA costringe i miner a conservare tutti i dati storici; se non memorizzano i vecchi blocchi, non possono partecipare al mining.

Modello economico unico

1. Gli utenti caricano file pagando solo una volta per le spese di storage, la maggior parte delle spese va a un fondo di donazione permanente, che continua a sovvenzionare i miner grazie ai rendimenti degli investimenti a lungo termine, garantendo teoricamente che i dati rimangano almeno per 200 anni, senza necessità di rinnovo mensile, evitando il problema della perdita di dati alla scadenza del contratto.
2. Scenari di adattamento: metadati NFT, archivi storici, prove legali, documenti accademici, siti web statici decentralizzati, certificati on-chain non eliminabili.

3. Confronto completo tra storage decentralizzato e storage cloud centralizzato

4. Approfondimento sui quattro principali scenari di implementazione

(1) Conservazione permanente dei dati: risolvere il problema della scomparsa delle informazioni digitali

Le pagine web tradizionali, le immagini e i documenti dipendono dai server centralizzati, e molti materiali e registrazioni storiche di Internet scompaiono completamente con la chiusura delle piattaforme.

Lo storage decentralizzato si basa su backup ridondanti + incentivi token per formare un meccanismo di conservazione a lungo termine: Filecoin blocca i contratti di storage per anni; Arweave consente archiviazioni permanenti per secoli con un pagamento una tantum. Archivi governativi, materiali storici, codice open source e articoli accademici vengono trasferiti in reti decentralizzate, costruendo una biblioteca digitale che non scomparirà mai.

(2) Storage standard dei metadati NFT, fondamento del valore degli asset digitali

La blockchain registra solo la proprietà e le transazioni degli NFT, mentre i metadati come immagini, video e descrizioni delle caratteristiche sono di grandi dimensioni e non possono essere direttamente memorizzati on-chain; i progetti iniziali utilizzavano comunemente storage cloud centralizzato per i materiali, e una volta che il fornitore rimuove il servizio, l'NFT rimane solo come guscio vuoto on-chain, e il valore dell'asset crolla.

• Soluzione comune nel settore: caricare immagini NFT e file di caratteristiche su IPFS/Arweave, registrando l'unico hash CID nel contratto.
• Arweave è adatta per NFT blue-chip e collezioni a lungo termine: pagamento una tantum per una conservazione permanente, evitando la perdita di metadati;
• IPFS+Filecoin è adatta per PFP in massa e oggetti di giochi on-chain: hosting di massa a basso costo.

L'hash CID è legato all'NFT, chiunque può verificare che il materiale non sia stato manomesso, garantendo completamente l'autenticità e il valore a lungo termine delle opere digitali.

(3) Dataset decentralizzati per modelli AI, rompere il monopolio dei dati

Attualmente, il problema dell'industria AI è che i dataset di addestramento sono concentrati nelle mani delle principali aziende tecnologiche, e i proprietari dei dati non possono condividere o monetizzare i propri materiali, con rischi di violazione della privacy e dei diritti d'autore durante il processo di addestramento. Lo storage decentralizzato offre una soluzione completa:

• Materiali di addestramento di grandi dimensioni memorizzati in modo crittografico e suddivisi, con accesso autorizzato in base alle esigenze, senza rivelare dati privati originali;
• Tokenizzazione dei dataset, DataDAO distribuisce i profitti di addestramento tramite contratti intelligenti, consentendo ai creatori di materiali di continuare a ricevere una quota;
• Prove a conoscenza zero, le istituzioni possono solo verificare la conformità del dataset senza ottenere i dati originali completi;
• Filecoin supporta capacità enormi per materiali di addestramento in TB e PB, a basso costo per supportare iterazioni di addestramento di più modelli.
• Un mercato di dataset decentralizzati sta emergendo, realizzando la condivisione open source dei dati AI e una distribuzione equa dei diritti.

(4) Analisi completa del modello economico dello storage mining

1. Meccanismo di mining di Filecoin

• Soglia di partecipazione: spazio su disco inutilizzato, impegnando token FIL come garanzia;
• Fonti di reddito: commissioni di servizio per ordini di storage degli utenti, ricompense per emissione di blocchi, commissioni per download e ricerca;
• Regole di vincolo: la mancata presentazione tempestiva delle prove di spazio-tempo o la perdita di dati attiverà la confisca dei token di garanzia;
• Regolazione del mercato: l'offerta e la domanda si adattano automaticamente, se la domanda di storage aumenta, il prezzo di storage in FIL aumenta, attirando più miner a espandere la capacità, formando un mercato auto-bilanciante.

2. Meccanismo di mining di Arweave

• Soglia di partecipazione: memorizzare tutti i blocchi storici della rete, senza necessità di un grande impegno a lungo termine;
• Fonti di reddito: dividendi a lungo termine dal fondo di donazione, emissione di token AR;
• Vincolo principale: il consenso SPoRA richiede ai miner di recuperare blocchi storici rari per partecipare all'emissione di blocchi; senza memorizzare dati storici completi, non possono fare mining, incentivando naturalmente la conservazione permanente;
• Caratteristiche dei costi: pagamento una tantum senza costi successivi, costi di storage stabili a lungo termine, non influenzati dalle fluttuazioni a breve termine dei token.

Sintesi delle differenze tra le due rotte di mining

Filecoin è orientato verso lo storage commerciale di grande capacità su richiesta, con i profitti di mining che fluttuano in base agli ordini di storage di mercato; Arweave è orientato verso l'archiviazione permanente, con i profitti di mining che dipendono dai sussidi a lungo termine del fondo, con cicli di reddito più lunghi e stabili.

5. Tendenze nello sviluppo dell'industria dello storage decentralizzato

• Adattamento stratificato all'architettura Web3 a tutto stack: collaborazione profonda con Layer2, strati DA modulari e ZK cross-chain, i dati delle transazioni originali di Rollup e i certificati on-chain vengono memorizzati in Filecoin, riducendo notevolmente i costi di storage di Ethereum Blob;
• Standardizzazione dei metadati NFT nel settore: i nuovi progetti adottano uniformemente IPFS/Arweave per memorizzare i materiali, mentre lo storage cloud centralizzato per i metadati viene progressivamente eliminato dal mercato;
• Esplosione dell'economia dei dati decentralizzati per l'AI: tokenizzazione dei dataset, realizzazione su larga scala di DataDAO, lo storage decentralizzato diventa uno standard di base per l'addestramento di modelli di grandi dimensioni;
• Diffusione di modelli di storage ibridi: IPFS gestisce l'accesso ai dati caldi ad alta velocità, Filecoin gestisce l'archiviazione di grandi volumi di dati freddi, Arweave memorizza certificati di proprietà permanenti, e la combinazione dei tre bilancia velocità, costi e sostenibilità;
• Abbassamento continuo delle barriere agli strumenti: hosting con un clic e gateway di storage collegati direttamente ai portafogli diventano maturi, consentendo a creatori comuni e piccole e medie imprese di utilizzare lo storage decentralizzato senza necessità di conoscenze professionali di blockchain.

Conclusione

Lo storage decentralizzato non è solo un sostituto dello storage cloud, ma è l'infrastruttura di sovranità dei dati nell'era Web3. IPFS fornisce uno standard universale per la trasmissione di file, Filecoin costruisce un mercato di storage commerciale di grande capacità, Arweave soddisfa la necessità di conservazione permanente delle informazioni digitali, e la combinazione dei tre apre la strada a NFT, DeFi, AI, giochi on-chain e archiviazione di prove. Restituisce il controllo dei dati agli utenti, costruendo una rete di dati distribuita aperta, resistente alla censura e non manomissibile, sostenuta da tecnologie di crittografia e incentivi token, rappresentando un altro pilastro fondamentale per il supporto dell'implementazione su larga scala di Web3 oltre l'espansione stratificata, la blockchain modulare e la tecnologia ZK.

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