通過提供分布式存儲的區(qū)塊鏈系統(tǒng)，數(shù)據(jù)制造者可以維護(hù)自己生產(chǎn)的數(shù)據(jù)，這是一個開始，更進(jìn)一步，數(shù)據(jù)制造者可以通過不同的的方法和渠道來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的收益，與此同時，我們也可以通過這樣的方式從機(jī)器人手中分享數(shù)據(jù)。
一個擁有自己數(shù)據(jù)的所有權(quán)，并能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)自由交易的未來，是一個值得為之努力的更好的未來。
撰文：吳為龍，Genaro聯(lián)合創(chuàng)始人
Genaro聯(lián)合創(chuàng)始人、趣派科技首席技術(shù)官。曾為硅谷美信集成公司的核心開發(fā)者，并為三星提供算法，后投身于區(qū)塊鏈研發(fā)，是第一批區(qū)塊鏈開發(fā)者和具備豐富創(chuàng)新經(jīng)歷的技術(shù)極客，經(jīng)驗(yàn)涉及區(qū)塊鏈虛擬機(jī)、P2P存儲、共識算法等諸多底層技術(shù)。
人的每一次行為都會在世界上產(chǎn)生一系列的記錄，一些是以記憶的方式被記錄下來的，比如結(jié)婚紀(jì)念日發(fā)生了什么有趣的事情；另外一些是以數(shù)據(jù)的形式被記錄下來的，比如在那一天，購買了什么紀(jì)念品、在什么餐廳用餐。
在互聯(lián)網(wǎng)時代，后者會被各種應(yīng)用記錄下來，保留在公司的數(shù)據(jù)庫中，再通過一系列的計(jì)算被使用。比如一個使用攜程訂酒店的人，會發(fā)現(xiàn)訂完酒店后送的打折券正好是自己想要消費(fèi)的一些游樂園區(qū)。
互聯(lián)網(wǎng)公司通過利用用戶數(shù)據(jù)來最大化公司的利益，如果一個人每個月的收入是15000元，在交付房租3000元后，所有的互聯(lián)網(wǎng)公司都在通過對這個人數(shù)據(jù)的分析想辦法將他兜里剩下的12000元榨干凈。
這種方式已經(jīng)滲透到每個人生活中的每一個環(huán)節(jié)，它從側(cè)面反映出個人行為記錄是有數(shù)據(jù)價值的，用戶的每一次行為都讓互聯(lián)網(wǎng)公司更了解他個人的消費(fèi)習(xí)慣和消費(fèi)能力。
這些有價值的數(shù)據(jù)是被互聯(lián)網(wǎng)公司直接免費(fèi)拿走并使用的，我們可以將這樣的數(shù)據(jù)價值保留下來嗎？用現(xiàn)在最流行的話講就是，可以用區(qū)塊鏈試一下。
實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)價值的基礎(chǔ)設(shè)施
當(dāng)我們談到數(shù)據(jù)價值的時候，需要先小小的計(jì)算一下數(shù)據(jù)的體量。如果每一個人一次消費(fèi)產(chǎn)生80byte的記錄（按照信用卡和儲蓄卡ETF 80 byte file要求），每人每天按5次消費(fèi)計(jì)算，僅僅計(jì)算2億的中國城市人口，就會發(fā)現(xiàn)每天產(chǎn)生的消費(fèi)記錄數(shù)據(jù)為80GB，按照互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)公司3個月左右開始畫像的話，則是7.2TB數(shù)據(jù)。那么在消費(fèi)次數(shù)、消費(fèi)人數(shù)、數(shù)據(jù)積攢時長增加的時候，這類數(shù)據(jù)會以很快的速度達(dá)到PB級別。
這些數(shù)據(jù)能夠被一般意義上的區(qū)塊鏈系統(tǒng)存儲并處理嗎？不能。一般意義上的區(qū)塊鏈系統(tǒng)，或者說大多數(shù)的公鏈，它是這樣一種分布式系統(tǒng)：系統(tǒng)中的每臺計(jì)算機(jī)都需要存儲同樣的文件，以保證系統(tǒng)的功能。顯而易見，它們是無法提供PB級別的存儲空間將數(shù)據(jù)價值保留在上面的。
所以我們需要將數(shù)據(jù)存儲在分布式存儲系統(tǒng)中，再通過區(qū)塊鏈的結(jié)算功能性實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)價值。簡單來講就是將存儲部署在分布式存儲系統(tǒng)中的同時，將狀態(tài)留在區(qū)塊鏈上，以待之后的處理和使用。
這其中，分布式存儲是指通過不同的加密方式把數(shù)據(jù)存儲起來，確保數(shù)據(jù)和鏈上的賬號一一對應(yīng)，在未來的使用中，利用不同的加密計(jì)算工具對數(shù)據(jù)進(jìn)行快速的調(diào)用和處理，而在數(shù)據(jù)制造和計(jì)算時，都可以做到半匿名的方式。相較于傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)的Dropbox，因?yàn)榻Y(jié)合了區(qū)塊鏈來存儲數(shù)據(jù)，在密鑰的功能性和本地私密性之外，能夠增加額外的處理功能接口，以滿足數(shù)據(jù)分享和計(jì)算的需求，從而幫助數(shù)據(jù)更好地分發(fā)和拓展，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的價值。
而「狀態(tài)」則是指數(shù)據(jù)來源以及數(shù)據(jù)的改變，或者數(shù)據(jù)運(yùn)算的結(jié)果。將這些狀態(tài)留在區(qū)塊鏈上是為了對其運(yùn)算和改變可以追溯，這樣可以更好的知道哪些數(shù)據(jù)更有價值，并通過即時的結(jié)算給出對應(yīng)的價值。
所以我們說，只有將區(qū)塊鏈系統(tǒng)與分布式存儲系統(tǒng)這兩種分布式系統(tǒng)相結(jié)合，而不是單純的只使用區(qū)塊鏈系統(tǒng)，才有可能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的價值，而實(shí)現(xiàn)了可以使用分布式存儲系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)的區(qū)塊鏈系統(tǒng)，是一種從設(shè)計(jì)到實(shí)現(xiàn)上都不同于一般公鏈系統(tǒng)的區(qū)塊鏈系統(tǒng)。
不過，除了區(qū)塊鏈系統(tǒng)與分布式存儲相結(jié)合實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)價值的方式之外，我們還可以從另一個角度探索數(shù)據(jù)價值的實(shí)現(xiàn)，即只用區(qū)塊鏈作為結(jié)算賬本，把數(shù)據(jù)放在本地，在完成本地計(jì)算后將結(jié)果放在區(qū)塊鏈上。此時本地計(jì)算需要可信計(jì)算作為一個媒介，同時需要考慮預(yù)言機(jī)問題，這部分可以參考現(xiàn)有的可信計(jì)算項(xiàng)目的解決方案。
詳解什么是「區(qū)塊鏈系統(tǒng)」與「分布式存儲系統(tǒng)」
為了更清楚的理解提供分布式存儲的區(qū)塊鏈系統(tǒng)，我們先剖析一下「區(qū)塊鏈系統(tǒng)」和「分布式存儲系統(tǒng)」。
區(qū)塊鏈?zhǔn)峭ㄟ^分布式節(jié)點(diǎn)的存儲資源，對全網(wǎng)全節(jié)點(diǎn)進(jìn)行存儲同步，并通過相應(yīng)的共識技術(shù)保證內(nèi)部節(jié)點(diǎn)對存儲內(nèi)容更改的有效性，維護(hù)一個完整的可查找的數(shù)據(jù)庫。在此系統(tǒng)中，存儲的都是鏈內(nèi)生成賬戶之間余額的更改或者總剩余，當(dāng)然，更完善的一些系統(tǒng)功能也包括存儲了多個賬戶對數(shù)據(jù)庫中子賬目的數(shù)據(jù)狀態(tài)維護(hù)。
因此，該系統(tǒng)的主要功能是記錄狀態(tài)的改變，然后同步。對節(jié)點(diǎn)來說，無論是PoW，PoS還是PoX，其核心的要求就是遵循特定的投票規(guī)則，將新的變動同步在所有節(jié)點(diǎn)的存儲中。
如果一個系統(tǒng)使用的是區(qū)塊鏈結(jié)構(gòu)，那么它是不支持用戶個人數(shù)據(jù)，或者說不支持我們希望實(shí)現(xiàn)價值的數(shù)據(jù)的，區(qū)塊鏈上的數(shù)據(jù)是賬戶數(shù)據(jù)以及結(jié)算數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)是完全相同的存儲到每一個節(jié)點(diǎn)的。
那么什么又是分布式存儲系統(tǒng)呢?
分布式存儲系統(tǒng)是分享分布式節(jié)點(diǎn)的存儲資源，通過文件完整性證明和糾刪碼校驗(yàn)技術(shù)對數(shù)據(jù)存儲方的數(shù)據(jù)進(jìn)行分布式管理，全網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)并不維護(hù)相同的存儲信息得以降低冗余的一種分布式系統(tǒng)（區(qū)塊鏈系統(tǒng)中全網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)維護(hù)相同的存儲信息）。
回到本文一開始提到的消費(fèi)數(shù)據(jù)的例子，現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)公司是通過數(shù)據(jù)的分布式存儲，通過RAFT和多級災(zāi)備等方式，做適當(dāng)備份來保證數(shù)據(jù)不丟失，建立起一個能儲存海量數(shù)據(jù)，并有效率、低開銷的系統(tǒng)。
也就是說在分布式存儲系統(tǒng)這個部分，幾乎所有的公司都達(dá)成一個共識，就是分布式存儲是現(xiàn)階段實(shí)現(xiàn)大量數(shù)據(jù)存儲的最好的一種方法。無論區(qū)塊鏈存在不存在，分布式存儲系統(tǒng)已經(jīng)是一個相對來說比較完善、并且已經(jīng)廣泛用在實(shí)際生活中的系統(tǒng)了。
提供分布式存儲的區(qū)塊鏈系統(tǒng)
在厘清區(qū)塊鏈系統(tǒng)和分布式存儲系統(tǒng)這兩種不同的分布式系統(tǒng)后，我們接著討論提供分布式存儲的區(qū)塊鏈系統(tǒng)。提供分布式存儲的區(qū)塊鏈系統(tǒng)是一種不同于一般公鏈的區(qū)塊鏈系統(tǒng)，它是分布式存儲+特殊的區(qū)塊鏈系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
一個普通的區(qū)塊鏈系統(tǒng)，其核心邏輯在于覆蓋所有與賬戶有關(guān)的交易屬性上，比如賬戶（公私鑰）、賬戶轉(zhuǎn)賬（簽名系統(tǒng)和共識系統(tǒng)）、以及條件狀態(tài)下的轉(zhuǎn)賬（操作碼和其對應(yīng)的編碼方式）。
而一個提供數(shù)據(jù)存儲的區(qū)塊鏈系統(tǒng)除了需要覆蓋以上三個屬性之外，由于其提供了存儲屬性，為了確保存儲的狀態(tài)未來也可以對條件進(jìn)行制約，需要在其操作碼上進(jìn)行判斷邏輯的添加，以保證將存儲產(chǎn)生的狀態(tài)、數(shù)據(jù)支持的狀態(tài)都能在鏈上得到追溯，這就是我們需要對提供存儲的區(qū)塊鏈系統(tǒng)進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)的原因。
具體而言就是，區(qū)塊鏈?zhǔn)切枰獙μ囟l件下的數(shù)據(jù)狀態(tài)進(jìn)行維護(hù)的，狀態(tài)被保護(hù)起來才能保證交易正確之后狀態(tài)相應(yīng)改變了。那么如果分布式存儲的狀態(tài)沒有通過相應(yīng)的設(shè)計(jì)與區(qū)塊鏈系統(tǒng)結(jié)合的話，就會出現(xiàn)自動執(zhí)行的一個空隙，如果狀態(tài)的空隙被人利用的話，就會出現(xiàn)存儲過程狀態(tài)提前被記錄，或者滯后被記錄，這會影響到區(qū)塊鏈系統(tǒng)中賬戶余額，也就是產(chǎn)生了系統(tǒng)不安全的空間。
因此，提供分布式存儲的區(qū)塊鏈系統(tǒng)和一般公鏈系統(tǒng)不同的部分主要就體現(xiàn)在「狀態(tài)」這部分，記錄某些狀態(tài)并作出賬戶上的反饋。
另外，存儲相關(guān)狀態(tài)也使得智能合約可以及時獲取狀態(tài)，從而可以設(shè)計(jì)出一個能夠使用外部數(shù)據(jù)的子賬本，這樣在工程上能更好的流程化，也會降低用戶由于預(yù)言機(jī)導(dǎo)致的鏈上資產(chǎn)損失的可能性。
分布式存儲系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和挑戰(zhàn)
在介紹完基本的概念后，接下來介紹系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。為了清晰，先討論分布式存儲系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，再討論提供分布式存儲的區(qū)塊鏈系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
分布式存儲系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要解決三個問題：文件如何安全放入；文件如何安全存儲；文件如何不被存儲提供方「偷走」。
1.文件如何安全放入
把數(shù)據(jù)在客戶端上傳前做加密和分割，通過分布式存儲的分發(fā)方式上傳到存儲提供方的空間內(nèi)，通過相關(guān)的存儲心跳檢測來保證在用戶需要數(shù)據(jù)的時候可以完整的取回。
在整個過程中，用戶的數(shù)據(jù)在本地就已進(jìn)行加密，用戶不需要擔(dān)心數(shù)據(jù)被偷窺以及存儲提供方?jīng)]有承擔(dān)明文存儲的風(fēng)險。
2.文件如何安全存儲
根據(jù)分布式存儲的冗余存儲原理，一般來說對應(yīng)一個資源，如果要保證任意兩個節(jié)點(diǎn)（N=2）掉線依舊不影響系統(tǒng)可用性，就需要維護(hù)2N+1個資源數(shù)。也就是說一份文件需要存給5臺服務(wù)器。
按照12個節(jié)點(diǎn)為一個批次的設(shè)計(jì)，那么任意5個節(jié)點(diǎn)掉線是不影響可用性的，但是如果遭遇重放攻擊，也就是加密后資源被不合理地配置，攻擊節(jié)點(diǎn)是可以通過某些方法來阻止文件被安全召回的。這就需要對分發(fā)方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，來保障安全的存儲。
此外在存儲期間，可以通過相關(guān)的評分系統(tǒng)對節(jié)點(diǎn)質(zhì)量進(jìn)行評分，保證除了共識節(jié)點(diǎn)之外提供分布式存儲服務(wù)的節(jié)點(diǎn)的質(zhì)量。
3.文件如何不被存儲提供方「偷走」
首先，數(shù)據(jù)是在用戶本地機(jī)器上的客戶端加密的，這樣確保了上傳之前的文件已經(jīng)被加密，存儲方是無法看到用戶數(shù)據(jù)的。其次，在冗余存儲的部分，每個存儲提供方的通信目錄中不會包含所有的文件碎片存儲方，這樣也一定程度上防止了共謀的可能性。
在解決了以上這三個問題后，該系統(tǒng)就能夠被稱為一個安全的分布式存儲系統(tǒng)，可以提供分布式存儲服務(wù)了。
在整個過程中，設(shè)計(jì)一個合理的分布式存儲可取回校驗(yàn)方式是比較大的挑戰(zhàn)，它的要求不只是通過問詢達(dá)到返回結(jié)果的可靠，還要通過特殊方式預(yù)防重放攻擊試探以及攻擊，提高存儲系統(tǒng)的可用性。
提供分布式存儲的區(qū)塊鏈系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)
提供分布式存儲的區(qū)塊鏈系統(tǒng)主要面向兩個對象，一是節(jié)點(diǎn)，通過提供存儲參與分布式系統(tǒng)的建立，其參與的程度、節(jié)點(diǎn)質(zhì)量的好壞主要反映在提供的存儲上；二是使用者，通過智能合約獲得存儲的狀態(tài)，并進(jìn)行賬戶的收轉(zhuǎn)賬。
那么需要建立一個體系，在這個體系中，節(jié)點(diǎn)的存儲質(zhì)量決定了節(jié)點(diǎn)能否獲得更優(yōu)的收益，使用者可以在智能合約中使用存儲的狀態(tài)。該系統(tǒng)的特殊設(shè)計(jì)主要在兩個部分，一個在技術(shù)部分，主要是解決使用功能性的問題；一個在治理部分，主要解決分布式服務(wù)供給方質(zhì)量的問題。
從技術(shù)的角度，支持分布式存儲的區(qū)塊鏈系統(tǒng)需要的是對存儲狀態(tài)的更新，以及方便使用，所以需要在原有的虛擬機(jī)基礎(chǔ)上，增添相應(yīng)的操作碼以及對應(yīng)的狀態(tài)邏輯，保證聯(lián)動時不會造成狀態(tài)泄露。
從治理的角度，由于使用了存儲這種低功耗的資源，那么在共識上需要對PoS做修改，使用混合共識，節(jié)點(diǎn)除了抵押鏈上資產(chǎn)，還需要對存儲系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)的貢獻(xiàn)才能出塊。
這樣做的好處是：由于存儲本身無法產(chǎn)生特別大的收益，那么通過出塊收益來補(bǔ)貼提供較大貢獻(xiàn)的節(jié)點(diǎn)，能夠激勵節(jié)點(diǎn)提供穩(wěn)定的存儲。如果節(jié)點(diǎn)達(dá)不到出塊標(biāo)準(zhǔn)，也可以通過共建出塊節(jié)點(diǎn)的方式在鏈內(nèi)部參與到節(jié)點(diǎn)建設(shè)中，保證可信任的抵押出塊節(jié)點(diǎn)能夠在出塊的列表內(nèi)。
除了上述兩個角度之外，從經(jīng)濟(jì)模型的角度，需要在每一次存儲量提升之后，通過帕累托分布對Staking條件進(jìn)行微調(diào)，保證整個系統(tǒng)的抵押分布不會停滯在某一個存儲階段。一系列這樣的調(diào)整和更新才能保證整個存儲生態(tài)的正向發(fā)展。
數(shù)據(jù)的使用
支持分布式存儲的區(qū)塊鏈系統(tǒng)能夠提供安全的方法存儲并使用每個人生產(chǎn)的寶貴數(shù)據(jù)，并保證用戶對其數(shù)據(jù)的所有權(quán)。只有在此基礎(chǔ)上，才能進(jìn)而通過工具，讓用戶獲得這些屬于他的數(shù)據(jù)的價值。
要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的價值，涉及到如何對存儲后的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，以及將計(jì)算結(jié)果進(jìn)行充分利用等等問題，需要借助于可信計(jì)算和更前沿的技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，這是一個需要單獨(dú)探討的話題，本文將不做具體討論。
在現(xiàn)階段，系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)可通過如下兩種方法被使用：
1、智能合約?？捎涗洜顟B(tài)的存儲可以豐富智能合約的廣度，智能合約在得到數(shù)據(jù)的支持后，能夠產(chǎn)生新的用途，出現(xiàn)新的類型，進(jìn)而可能帶來全新的生態(tài)。
2、跨鏈。該系統(tǒng)可為其他的區(qū)塊鏈系統(tǒng)提供分布式的數(shù)據(jù)存儲服務(wù)，也可以對其他區(qū)塊鏈的鏈上狀態(tài)進(jìn)行相關(guān)的再處理。
通過提供分布式存儲的區(qū)塊鏈系統(tǒng)，數(shù)據(jù)制造者可以維護(hù)自己生產(chǎn)的數(shù)據(jù)，這是一個開始，更進(jìn)一步，數(shù)據(jù)制造者可以通過不同的的方法和渠道來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的收益，與此同時，我們也可以通過這樣的方式從機(jī)器人手中分享數(shù)據(jù)。
一個擁有自己數(shù)據(jù)的所有權(quán)，并能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)自由交易的未來，是一個值得為之努力的更好的未來。
