如何打造更好的去中心化存儲方案：全面對比NeoFS與Filecoin

伴隨著區(qū)塊鏈技術(shù)落地步伐不斷加快，分布式存儲解決方案成為了近期技術(shù)發(fā)展的熱點。在當前互聯(lián)網(wǎng)中，絕大部分的用戶數(shù)據(jù)被集中儲存在科技巨頭的中心化服務器上，個人信息的主權(quán)并不歸用戶所有，這也帶來了大量的信息泄露與盜竊事件的發(fā)生。去中心化存儲其實是分布式存儲中的一個類別?；趨^(qū)塊鏈網(wǎng)絡，去中心化存儲方案不再采用單一或個別云提供商，而是由網(wǎng)絡中的多個節(jié)點共同承擔，數(shù)據(jù)則以加密方式存入。去中心化存儲方案旨在解決當前中心化存儲所帶來的信息主權(quán)與隱私方面的問題，確保任何第三方都無法得到被加密保護的數(shù)據(jù)。

Filecoin 是大家比較熟知的去中心化存儲項目，推遲許久過后終于在近期主網(wǎng)上線。Filecoin 的設計體現(xiàn)了去中心化的極客精神，但是在處理速度、安全性、功能可用性等方面仍面臨不少爭議。另一方面，作為 Neo3 的重要組成部分，NeoFS 則是 Neo 區(qū)塊鏈上的去中心化存儲解決方案，為 Neo 上的應用提供原生支持。NeoFS 使用現(xiàn)有的 GAS 作為其治理通證，并通過 Neo 的內(nèi)置預言機對 Neo 智能合約進行支持。通過多重圖網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，NeoFS 可以在使用最少網(wǎng)絡資源的前提下自動進行數(shù)據(jù)分配，提升數(shù)據(jù)處理的速度和可靠性。

今年早些時候，Neo 專欄曾經(jīng)發(fā)布過一篇文章，帶大家速覽了包括 NeoFS，Swarm，Sia 和 Filecoin 在內(nèi)的幾大去中心化存儲解決方案。隨著 Filecoin 的主網(wǎng)上線與 Neo3 上線日期臨近，這兩種方案的使用案例與實際表現(xiàn)也越來越值得關注。這篇文章中，我們將從進一步深入從網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)與邏輯、數(shù)據(jù)支持、數(shù)據(jù)安全以及智能合約集成等方面對這兩種方案進行詳細對比和分析。

?NeoFS VS Filecoin ??

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?NeoFS?

NeoFS 是 Neo SPCC 開發(fā)的分布式，去中心化的存儲網(wǎng)絡。NeoFS 節(jié)點分布在 P2P 網(wǎng)絡中，該網(wǎng)絡負責存儲和分發(fā)用戶數(shù)據(jù)。任何Neo用戶都可以參與該網(wǎng)絡并向其他用戶提供存儲資源從而獲得報酬，或者將其數(shù)據(jù)存儲在NeoFS中并為此支付較低的價格。受益于去中心化的架構(gòu)和靈活的存儲策略，用戶可以在NeoFS網(wǎng)絡中安全穩(wěn)定地存儲數(shù)據(jù)，并享有透明的數(shù)據(jù)流動過程。

每個 NeoFS 節(jié)點負責執(zhí)行用戶針對地理位置，可靠性級別，節(jié)點數(shù)，磁盤類型，容量等選擇的存儲策略。因此，NeoFS 給予用戶數(shù)據(jù)的完全控制權(quán)。深度集成 Neo 區(qū)塊鏈使 NeoFS 可以直接從 NeoVM 的智能合約代碼層面上使用 dApps。這樣，dApp 可以跳出鏈上存儲的限制，而且無需為處理大量數(shù)據(jù)付出高昂的代價。

NeoFS 具有本地 gRPC API 和應用廣泛的協(xié)議入口，例如 AWS S3，HTTP 等，開發(fā)人員可以輕松集成其現(xiàn)有應用程序而無需重寫其代碼。使用這些功能有諸多好處，例如，可以使用 dApp 的智能合約來管理 NeoFS 上的資產(chǎn)和數(shù)據(jù)訪問權(quán)限，并允許用戶使用常規(guī)的網(wǎng)頁瀏覽器或移動應用程序訪問該數(shù)據(jù)。與其他競爭者不同， NeoFS 不使用其自己的通證，而是使用 Neo 網(wǎng)絡的 GAS 通證。

?Filecoin?

Filecoin 是一個 P2P 的去中心化數(shù)據(jù)存儲網(wǎng)絡，也被視為是在 IPFS 基礎上附加經(jīng)濟激勵機制而成的實現(xiàn)案例，以求確保存儲服務的可持續(xù)性與可靠性。根據(jù) Filecoin 的官方文檔，F(xiàn)ilecoin與IPFS可以被看作是兩個具備互補性的開放性協(xié)議，共享數(shù)據(jù)格式（IPLD）與網(wǎng)絡通訊協(xié)議（libp2p），所有的Filecoin 節(jié)點在底層都是 IPFS 節(jié)點。由于不同的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)與特性，在設計上 Filecoin 更適作為“冷“存儲層，用來對大型數(shù)據(jù)進行長期存儲，而 IPFS 則更適合作為用來快速讀取數(shù)據(jù)的”熱“存儲層。

在 Filecoin 中，用戶付費將其文件存儲在礦工處。礦工負責存儲文件并需要證明其正在持續(xù)且正確地存儲文件。任何想要存儲文件或希望幫其他用戶存儲文件而獲得報酬的人都可以加入 Filecoin。可用存儲空間以及價格由去中心化機制決定。Filecoin 希望促進開放市場來進行文件存儲和搜索，使任何人都可以參與。

Filecoin 包括區(qū)塊鏈網(wǎng)絡和獎勵通證（FIL）。存儲礦工通過存儲文件賺取 FIL。Filecoin 的區(qū)塊鏈記錄要發(fā)送和接收 FIL 的交易，以及來自存儲礦工的文件正確存儲證明。

主要區(qū)別

?1. 網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)與操作邏輯?

●Filecoin

Filecoin 網(wǎng)絡基于在 IPFS 上開發(fā)支付和控制層的思想而構(gòu)建，是一個可連接用戶和存儲節(jié)點以及涉及各種管理功能的獎勵節(jié)點的區(qū)塊鏈。Filecoin 的主要任務是控制用戶通過區(qū)塊鏈上傳的每個數(shù)據(jù)。Filecoin 網(wǎng)絡由于體系結(jié)構(gòu)的特性無法在分配數(shù)據(jù)之前自動控制網(wǎng)絡上數(shù)據(jù)的分布，因此用戶需要自己選擇在何處存儲數(shù)據(jù)副本。

同時，這一切都是通過存儲市場的訂單簿完成的，在 Filecoin 的最新版本中，訂單簿被建議移到區(qū)塊鏈網(wǎng)絡之外，以減少區(qū)塊鏈上的負載（以及訂單簿服務帶來單點故障），但是交易仍然在區(qū)塊鏈本身上進行。此外，目前，在存儲節(jié)點出現(xiàn)故障的情況下，F(xiàn)ilecoin 中沒有數(shù)據(jù)復制機制。用戶本人必須對此進行控制，并重新協(xié)商用于存儲的智能合約，用來替代丟失的合約。但是在將來有望實現(xiàn)數(shù)據(jù)恢復。

用戶與存儲節(jié)點簽訂智能合約后，即可以開始上傳數(shù)據(jù)。上傳結(jié)果將被記錄在區(qū)塊鏈中。因此，每個數(shù)據(jù)上傳的觸發(fā)都需要在區(qū)塊鏈上進行至少兩次交易。考慮到Filecoin主網(wǎng)的平均阻塞時間為30秒，當您需要在非常小的數(shù)據(jù)上執(zhí)行大量PUT操作時，這可能是一個嚴重的問題，并且也是造成高延遲的原因。

對于 GET 操作，用戶必須首先聯(lián)系 Filecoin 網(wǎng)絡（“檢索提供者”節(jié)點）以找出數(shù)據(jù)在哪里并創(chuàng)建支付通道，之后數(shù)據(jù)將僅通過已付款的部分進行下載。這意味著用戶需要為獲取數(shù)據(jù)付出額外的時間成本與信息成本。信息成本可能是在實際應用中使用 Filecoin 的主要障礙。同時，將數(shù)據(jù)的地址存儲在 Filecoin 網(wǎng)絡中完全是用戶的責任。由于以上所有原因，可能需要很長時間才能接收和加載數(shù)據(jù)。根據(jù)當前水準，F(xiàn)ilecoin 網(wǎng)絡中 1MB 文件的 PUT 步驟估計大約需要 5-10 分鐘，數(shù)據(jù)檢索也是如此。

●NeoFS

NeoFS 最初是作為數(shù)據(jù)存儲網(wǎng)絡創(chuàng)建的，目標之一是涵蓋各種數(shù)據(jù)操作。NeoFS 不僅要與其他去中心化系統(tǒng)競爭，而且還要與 Swift，CEPH 等分布式存儲系統(tǒng)競爭。在網(wǎng)絡設計中希望解決的主要挑戰(zhàn)是最大程度地減少網(wǎng)絡請求的數(shù)量，并最小化區(qū)塊接受時間的影響。NeoFS 網(wǎng)絡利用了與 Filecoin 不同的原理，這些原理基于 СRUSH（可伸縮散列下的受控復制）協(xié)議的開發(fā)和改編，以在分散的環(huán)境中工作，以及其改編以描述任何節(jié)點屬性的可能性，它可以是地理位置或磁盤類型。

在 NeoFS 中，網(wǎng)絡以多圖（網(wǎng)絡圖）的形式呈現(xiàn)，它允許使用數(shù)學方法（分配策略和數(shù)據(jù)的分配功能），而無需向網(wǎng)絡發(fā)出其他請求，就可以確定數(shù)據(jù)地址或應分配在何處。在這種情況下，所有網(wǎng)絡節(jié)點的結(jié)果都是相同的，數(shù)據(jù)的接收者也可以檢查存儲請求的正確性而無需增加其他網(wǎng)絡請求。定義容器（如 s3bucket 存儲桶）的功能使您可以快速執(zhí)行數(shù)據(jù)搜索操作并使用數(shù)據(jù)，即使用戶未存儲其標識符也是如此。同樣，容器（作為一組節(jié)點）本身控制存儲策略的遵從性，并在發(fā)生節(jié)點故障時負責復制數(shù)據(jù)。

激勵模型和定價遵循自由市場原則。每個節(jié)點聲明它希望收到多少作為對即將提供的數(shù)據(jù)存儲服務的獎勵。分配函數(shù)會考慮節(jié)點聲明的價格，并為用戶選擇價格更好的節(jié)點。但是，由于網(wǎng)絡地圖中的節(jié)點也有不同的參數(shù)屬性，例如地理位置，存儲類型，容量以及“存儲策略”，因此希望節(jié)點能提供更好或更獨特的服務，則需要支付更高的價格。該機制會留出空間，從而使不同節(jié)點都能參與任務的分配。簡而言之，如果節(jié)點過于貪婪，則不會獲得用戶和獎勵。為了收取更高的價格并獲得更多利潤，該節(jié)點需要滿足市場需求或提供獨特的東西。這使得創(chuàng)建具有自由市場原則的系統(tǒng)成為可能，從而避免了使用訂單簿的瓶頸。

?2. 數(shù)據(jù)支持?

●Filecoin

Filecoin 協(xié)議根據(jù)數(shù)據(jù) ID 進行操作。交易存儲數(shù)據(jù)的最短持續(xù)時間是在礦工的“ask”中設置的。除此之外，扇區(qū)的持續(xù)時間也有最短限制（目前為一個月）。

●NeoFS

NeoFS 協(xié)議支持使用元數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)由系統(tǒng)用戶的元數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)的有效負載組成。因此，NeoFS 協(xié)議支持諸如搜索用戶數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)或過濾 ACL 中的規(guī)則以訪問具有某些特定元數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)等操作。這允許構(gòu)建任何用于處理數(shù)據(jù)的應用程序，以通過元數(shù)據(jù)從容器中獲取數(shù)據(jù)。在 NeoFS 中，除非用戶自己設定，否則存儲數(shù)據(jù)沒有最長或最短存儲時間的限制。NeoFS 存儲每個周期支付一次（在一小段時間內(nèi)，在測試網(wǎng)絡上大約等于 6 小時）。

?3. 數(shù)據(jù)安全?

數(shù)據(jù)安全對于數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)來說是重中之重，如何定義一個用戶是否有訪問數(shù)據(jù)的權(quán)限是十分關鍵的。

●Filecoin

Filecoin 沒有任何機制來控制數(shù)據(jù)訪問權(quán)限。任何人只要知道數(shù)據(jù) ID，都可以下載數(shù)據(jù)。監(jiān)管訪問的唯一方法是在 Filecoin 區(qū)塊鏈中創(chuàng)建自己的合約，以進行數(shù)據(jù)分配，訪問，驗證和付款。但是，這幾乎是不可能完成的復雜操作-因為它將要求用戶繞過訂單簿，自己尋找存儲節(jié)點并直接與他們進行鏈下通信以同意使用定制的未知合約。用戶還需要進行大量開發(fā)工作才能執(zhí)行和驗證這些合約。

●NeoFS

而 NeoFS 可以通過靈活的多層 ACL 系統(tǒng)完全支持 NeoFS 網(wǎng)絡協(xié)議內(nèi)部的訪問控制。訪問控制列表指定用戶的 ID 以及他們可以擁有的權(quán)限，即讀?。ㄔ谌萜髦兴阉鳎┗?qū)懭耄ㄆ渌麛?shù)據(jù)操作）。在接收到請求時，任何數(shù)據(jù)服務器都會獲取一個容器，并將發(fā)送者（簽名鏈中的第一個元素）與容器的 ACL 進行比較。容器的 ACL 覆蓋其中的所有數(shù)據(jù)。因此，容器的所有者獲得完全控制權(quán)并設置某些權(quán)限，僅授權(quán)定義的用戶組。

為了獲得有關授權(quán)規(guī)則的信息，NeoFS 在允許的情況下使用包含基本 ACL 和擴展 ACL 的靈活系統(tǒng)。在NeoFS中，用戶可以區(qū)分容器（基本 ACL）和特定數(shù)據(jù)或一組數(shù)據(jù)（擴展 ACL）的訪問權(quán)限，這些訪問權(quán)限由任意屬性組成。同樣，可以為每個特定操作定義訪問權(quán)限。基本 ACL 和擴展 ACL 可以共享多個參數(shù)，從而提供了更好的控制。這樣，數(shù)據(jù)的所有者便可以完全控制訪問權(quán)限。

?4. 智能合約整合?

●Filecoin

與許多類似的存儲系統(tǒng)一樣，Filecoin 僅允許分布式應用程序在智能合約中存儲數(shù)據(jù) ID 的級別上與其集成。這提供了數(shù)據(jù)的可驗證性，但是所有其他應用程序邏輯（上傳，下載和處理）只能在合約的外部實現(xiàn)。不可避免地，它會引入單點故障，并阻止真正去中心化或去信任化應用程序的創(chuàng)建。

●NeoFS

設計 NeoFS 架構(gòu)時，開發(fā)團隊對于在 Neo 網(wǎng)絡上直接使用智能合約的可能性進行了考量。Neo3 內(nèi)置 Oracle 合約中已添加了對 NeoFS 協(xié)議的支持，從而允許在智能合約中使用 NeoFS 數(shù)據(jù)。例如，合約可以根據(jù)存儲在 NeoFS 中的數(shù)據(jù)的內(nèi)容來決定轉(zhuǎn)移憑證或以其他方式更改其行為。另外，智能合約可以根據(jù)其自身內(nèi)部邏輯的結(jié)果在 NeoFS 中創(chuàng)建新數(shù)據(jù)。

Neo SPCC 還計劃在未來增加一層用于去中心化數(shù)據(jù)處理的功能，除了存儲還將提供計算功能。這將使得智能合約中的數(shù)據(jù)復雜計算成為可能，而不會產(chǎn)生高昂的鏈上成本。例如，您可以將照片上傳到NeoFS，使用神經(jīng)網(wǎng)絡對其進行處理以確認真實性，然后觸發(fā)通證的后續(xù)轉(zhuǎn)移。所有這些都將在Neo網(wǎng)絡上的一個智能合約中完成，最大程度的利用高成本效益的NeoFS存儲網(wǎng)絡和未來的數(shù)據(jù)處理網(wǎng)絡。

?5. Demo 服務?

Filecoin 和 NeoFS 都擁有自己的演示服務，用于通過 HTTPSend.NeoFS（NeoFS）和File.video（Filecoin）將數(shù)據(jù)加載到去中心化分布式存儲系統(tǒng)中。

對于 Send.NeoFS，可以以用戶指定的 15 分鐘，1 小時，24 小時或 48 小時的時間上傳任何文件。在測試階段，上傳是免費的，文件大小限制為 50 Mb。

File.video 僅接受限制為 30MB 的視頻文件。但不宣布存儲期限。另外，在此演示服務中，不是根據(jù)文件描述從 Filecoin 網(wǎng)絡下載（GET）數(shù)據(jù)，而是從 IPFS 節(jié)點下載數(shù)據(jù)，IPFS 節(jié)點用作“熱”存儲，是 Filecoin 協(xié)議的第三方服務 - Powergate。Powergate 嘗試通過使用其他 IPFS 節(jié)點作為數(shù)據(jù)緩存層來解決從 Filecoin 網(wǎng)絡下載緩慢的問題。

結(jié)論

通過對以上幾個方面的分析和對比，我們不難對這兩種去中心化存儲方案作出如下定位：

●Filecoin

Filecoin 網(wǎng)絡協(xié)議非常適合用于對大型數(shù)據(jù)進行冷存儲備份。

●NeoFS

NeoFS 非常適合處理應用程序的數(shù)據(jù)，并且也同樣適用于小型數(shù)據(jù)的“熱存儲“與大型數(shù)據(jù)的“冷存儲”。對訪問控制系統(tǒng)和元數(shù)據(jù)的支持將使 NeoFS 成為適合 dApp 使用的高效靈活的存儲平臺。

作為下一代互聯(lián)網(wǎng)的重要基礎設施，分布式存儲還處于比較早期的發(fā)展階段。相信隨著諸如 NeoFS、IPFS、Filecoin、Sia、Storj 等項目的不斷進步和完善，分布式存儲將為同樣飛速發(fā)展的區(qū)塊鏈應用帶來更廣闊的想象空間。