区块链如何改善数据存储?

2020-06-08 15:17:16

与传统的云服务器相比,分散的数据存储解决方案声称是安全,私有和高效的,但是它们可以解决可扩展性问题吗?

  云服务器能够完整记录我们的生活,存储从智能手机上的个人照片和视频到工作文档的几乎所有内容。乍看之下,该解决方案使我们的生活更轻松,但在舒适度和广泛的客户服务范围内,可以发现一些意外威胁。

  自从区块链开始兴起以来,就有狂热者声称,它将使从银行业到医疗保健以及从投票到筹款的各种事情变得更好。这对数据存储来说是否正确,区块链能否改善云存储行业?时间会证明一切,尽管提出了许多解决方案,但我们远未得出结论。


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  分散式云存储:操作原则

  云存储系统将数据存储在可从Internet访问的称为“云”的远程服务器上。这些服务器由云服务器提供商维护。与传统的云服务器不同,分散式云存储不会将客户的数据保留在一台特定的中央服务器上。相反,它使用位于世界各地的彼此独立的不同节点。节点不由单个实体托管,也不由服务提供商控制,任何人都可以运行节点。

  这一切始于大约20年前的BitTorrent协议,该协议是专为点对点文件共享而设计的。BitTorrent用户将各种视频,音乐和文本文件下载到其本地存储中,然后可以与其他用户共享(“种子”)。BitTorrent上的文件未加密,但分为几部分,文件片段可从不同的播种机下载,就像在分散的云中一样。

  星际文件系统(IPFS)协议是分散存储发展的又一步。它出现在2015年,后来成为一些当前正在开发的基于区块链的分散式存储解决方案的基础,例如Filecoin。与HTTP一样,IPFS是一种用于Web的超媒体协议,旨在在Internet上的用户和服务器之间传输数据,但它可在多个节点上而不是中央服务器上工作。当某人将文件上传到IPFS网络时,该文件被分成称为块的片段。他们每个人都收到一个单独的哈希。以后可以使用基于内容的寻址通过块的哈希或名称来查找并将其检索到一个文件中,这与HTTP中基于位置的寻址不同。


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  云存储中基于区块链的解决方案:链下和链上

  BitTorrent和IPFS协议远非完美,并面临许多挑战。随着区块链技术的出现,使用它来改善数据存储的想法已吸引了全球各地的开发人员。基于区块链的分散式云解决方案已从其前辈那里汲取了教训,旨在改善安全性,隐私性和用户对其数据的控制。它们的显着特征之一是加密。当您将文件上传到网络时,它会自动对文件进行加密。之后,您可以使用加密密钥访问文件。没有密钥,没有人可以到达并读取您的文件。

  基于区块链的解决方案与BitTorrent和IPFS的共同点在于分片。简而言之,这是将单个文件分成多个部分,以便这些部分可以存储在不同节点上的过程。没有任何一个节点运行器可以保存您的整个文件,而是只保留其中的一部分。这些片段是重复的,从而导致数据冗余;即使某个节点因文件片段而崩溃,也可以在其他节点上找到相同的片段。

  区块链数据存储解决方案中有两种根本不同的方法:链下和链上。

       链上原则意味着用户的所有数据都存储在区块链上的每个块内。这种方法的优势无疑是,即使发生攻击,也可以还原并重新同步数据。增强的安全性以维护完整节点为代价:每个节点实际上必须包含所有上载的数据,这是一个昂贵得多的选择。人们认为,区块链的可伸缩性不足以存储用户的整个文件。任何正在运行的节点都必须保留所有上载的用户数据的副本,并且所有节点都必须不断地彼此同步。如果每个用户仅上传几兆字节的数据,则网络将变得过载。此外,它将花费巨额的网络费用。这个问题被称为区块链膨胀。这就是为什么市场上几乎所有数据存储解决方案都是脱链的。他们试图通过不将用户数据存储在区块链中,将自己限制为仅将元数据存储在链上以及使用区块链来促进平台生态系统来解决可伸缩性问题。脱链解决方案的明显弱点是安全性较弱。从理论上讲,如果系统受到攻击,则可能只有元数据遗留下来,而数据本身将完全丢失。虽然,脱链解决方案更具成本效益,并且具有多个用例。他们试图通过不将用户数据存储在区块链中,将自己限制为仅将元数据存储在链上以及使用区块链来促进平台生态系统来解决可伸缩性问题。脱链解决方案的明显弱点是安全性较弱。从理论上讲,如果系统受到攻击,则可能只有元数据遗留下来,而数据本身将完全丢失。虽然,脱链解决方案更具成本效益,并且具有多个用例。他们试图通过不将用户数据存储在区块链中,将自己限制为仅将元数据存储在链上以及使用区块链来促进平台生态系统来解决可伸缩性问题。脱链解决方案的明显弱点是安全性较弱。从理论上讲,如果系统受到攻击,则可能只有元数据遗留下来,而数据本身将完全丢失。虽然,脱链解决方案更具成本效益,并且具有多个用例。而数据本身将完全丢失。虽然,脱链解决方案更具成本效益,并且具有多个用例。而数据本身将完全丢失。虽然,脱链解决方案更具成本效益,并且具有多个用例。

  链下解决方案使用的矿工提供了硬盘来存储其他用户的文件以获得报酬,而区块链用于促进矿工和用户之间的存储市场。说服用户将其他人的数据存储在其磁盘上并运行节点可能具有挑战性,但这对于扩展脱链解决方案的生态系统至关重要,而区块链则可帮助分散云。传播最广泛的选择之一是使用平台的原生加密货币作为奖励。这激励用户租用其备用磁盘空间,从而使这种不信任的生态系统得以发展。

  在被TRON收购后,BitTorrent推出了其BTT。BTT的主要用例是奖励用户保留和分发(“播种”)文件,但是还计划了其他选择,例如为内容付费,给内容创建者小费和众筹。

  在Filecoin网络中,区块链还用于将需要存储数据的用户与能够提供存储空间的用户连接在一起-他们也被称为“矿工”。客户在区块链上提交投标,当找到矿工的匹配订单时,各方签署交易订单。然后向矿工奖励硬币。


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  分散式云存储有其优势,而区块链又增加了更多优势

  与传统的集中式云服务器(如Amazon或Google Drive)相比,基于区块链的分散式云存储具有许多引人注目的优势。

  安全。如本文上一节所述,基于区块链的分散式云存储使数据的保存和传输更加安全。文件使用私钥加密,这使得没有密钥的任何人都无法访问文件。文件也分为多个部分,以保留在多个节点上,这样就不会出现单点故障。如果中央服务器发生故障,您可能会失去对数据的访问权限。如果某个节点出了问题,则将确保文件安全。

  不变性。由于没有中央机构,因此没有人可以删除您的文件,限制访问或对其进行修改以进行审查。文件的哈希值保存在分类帐中。

  更低的价格。虽然像Amazon S3,Google One和Dropbox这样的集中式云存储产品分别提供1 GB的空间,分别为每月0.023美元,0.02美元和0.005美元,但其竞争对手使用区块链的价格低至0.002美元。

  储存奖励。许多分散式云项目使用区块链和本机加密货币来激励用户。那些拥有备用存储空间(未使用的硬盘,磁盘,数据中心)的用户可以租用它作为奖励。区块链云存储平台将愿意与需要共享存储空间的用户连接起来,实现双赢。


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  最新的解决方案可能会允许将用户数据存储在区块链上

  如上所述,脱链解决方案已将区块链用于不同的目的,而不是用于存储内容本身。区块链上的数据存储具有一定的局限性,其中最重要的限制之一就是潜在的可扩展性问题。与传统的支付系统相比,区块链只能处理有限的交易,而且交易量相对较低。在高峰时期,这会导致网络过载,交易延迟和交易费用增加。在现有条件下,随着用户和交易数量的增长,这可能会成为一个重大缺陷。

  如今,尽管大多数数据存储解决方案仍处于开发阶段,但它们声称可以解决可伸缩性问题。其中之一就是ILCoin及其RIFT协议,该协议已在公司主网上实现。RIFT协议是一种多层解决方案,其中,每个开采的区块都包含微型区块,而微型区块又包含用户数据。ILCoin开发人员表示,与迷你块一起,其块大小总计可达到5 GB,这使其成为“竞争对手中最大的”。根据该项目小组的说法,通过解决先进先出和瓶颈问题,其RIFT协议使“网络规模可能不受限制”。

  ILCoin开发人员认为,RIFT协议为在区块链上安全,透明地存储任何数字内容开辟了充足的机会。到目前为止,由于区块链膨胀,无法在链上存储大量数据。ILCoin团队表示,由于采用了异步原理和微型块架构,其分散式云区块链存储解决方案很快将成为可能,该解决方案计划于今年晚些时候推出。显然,为链上存储平台运行一个完整的节点将是昂贵的,因此ILCoin开发人员押注以奖励他们的未来合作伙伴以专有硬币(如链下竞争对手)来奖励他们。

  传统数据存储解决方案和分散式云都有其自身的优缺点。传统的云服务器具有更高的速度和可用性,但是它们不加密用户数据也不将其存储在一个地方,这威胁到数据的安全性和隐私性。分散式云存储通过加密用户的文件和分片来提高用户数据的安全性和隐私性,但是他们不能吹嘘拥有与集中式用户相同的高速和低延迟。此外,用于分散式云存储的区块链解决方案尚未展示出构建关键用户群的能力,这对于生态系统至关重要,并且仍然是分布式系统的重点之一。此外,分散式存储可以是链外或链上的。脱链解决方案成功避免了区块链膨胀问题,但数据安全性较弱,因为它没有存储在区块链上。链上解决方案声称更安全,但更昂贵,并且需要更大的块。综上所述,每种类型都有其自身的优点和缺点,只有时间会告诉它们哪种成功。


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