去中心化雲服務進化史:從DFINITY IC到Arweave AO

來源:PermaDAO

去中心化雲服務一直被認爲是區塊鏈最重要落地應用之一,Web3 + 雲服務不僅是非常好的敘事方向,而且非常容易結合 AI 的敘事來進一步提升想象空間。DFINITY IC 在雲服務這種純異步環境做計算的即時共識存在較大的技術挑战。Arweave AO 打破了區塊鏈的桎梏,不處理計算本身和共識的達成,而是通過經濟模型和懶驗證的方式來保證計算結果的正確性,可以說另闢蹊徑。

基本介紹

雲是一種可抽象、匯集和共享整個網絡中的可擴展資源的 IT 環境,這裏的資源包括計算、存儲、網絡帶寬等,主要的技術特點包括虛擬化技術,分布式資源管理技術以及並行執行技術,相比於傳統基於物理機的 IT 環境,雲的成本更低,擴展性更好,且更易於管理。

雲服務、雲計算、雲存儲、都是基於雲這個概念衍生出的子概念,雲計算是指通過雲提供計算服務,雲存儲是指通過雲提供存儲服務,雲服務則是指通過雲提供各種 IT 服務,當然也包括了計算服務和存儲服務。特別的,在很多地方會把雲計算與雲服務劃爲等號,但在本文還是作了區分。

當前雲服務市場主要由幾個雲服務巨頭壟斷,例如國外的 Amazon Web Services(AWS), Google Cloud Platform(GCP),Microsoft Azure 佔據了全球超六成雲服務市場,而國內的阿裏雲,騰訊雲,華爲雲也佔據了國內約六成雲服務市場,可以說馬太效應明顯。

而去中心化雲服務則是基於區塊鏈技術對當前雲服務模式的顛覆,依賴市場力量來決定計算能力、存儲空間和帶寬的價值與分配,不僅實現了更有效和更直接的資源分配,更重要的是打破了雲服務巨頭壟斷的局面。因爲所有底層資源都是用戶提供的,一旦一個去中心化雲服務網絡的經濟結構不再適用,用戶可以選擇退出網絡或加入其他去中心化雲服務的網絡,這限制了去中心化雲服務網絡服務商“作惡”的空間。

去中心化雲服務發展之路

這裏沒有提到去中心化計算,因爲筆者認爲去中心化計算是一個僞命題,首先區塊鏈的智能合約本身就是負責去中心化計算,其次對於復雜的計算任務,去中心化意味着算力的浪費,不必爲了去中心化而去中心化,可驗證的分布式計算或許是更好的選擇,這一點筆者會在後面說明。

相比於瞬時態的計算,持久態的存儲顯然是去中心化極佳的應用場景,可以讓數據在去中心化網絡中存儲、分發,不可篡改、抗審查。事實上,去中心化存儲已經成爲區塊鏈非金融場景最成功的應用之一。

2014 年,Protocol Labs 提出 IPFS,IPFS 全稱爲 InterPlanetary File System,翻譯過來的意思是“星際文件系統”,如同它的名字,IPFS 也打开了去中心化存儲的星際之門。IPFS 實現了基於內容的文件尋址,相同的文件都不會重復存儲,大大節省了存儲空間,並且基於 P2P 網絡,可以並發從多個節點下載數據,從而大大降低了帶寬成本,成爲了一衆去中心化存儲項目的底層協議,其中最爲代表性的是 Filecoin。

2017 年 7 月,开發了 IPFS 的 Protocol Labs 宣布成立 Filecoin 項目,Filecoin 是一個在 IPFS 網絡之上的激勵應用層及區塊鏈公鏈系統,採用混合共識機制:以預期共識(Expected Consensus,EC)爲主, 時空證明(Proof of Spacetime,PoSt) 及復制證明(Proof of Replication,PoRep)爲輔。Filecoin 的愿景是激勵全球大量節點爲用戶提供存儲和檢索服務,推動 IPFS 文件存儲傳輸協議的廣泛使用。

2017 年 7 月,Stroj Labs 創立了 Storj,與 Filecoin 幾乎是同一時期,Storj 主打企業級的存儲服務,模式更偏向商業化,直接對標 AWS 的 S3 服務,但其架構卻是僞去中心化。盡管其於 2018 开始發幣,但其元數據的管理,出塊、獎勵和懲罰都是通過衛星節點完成,而衛星節點目前只由項目方維護,雖然在未來規劃中有提到衛星節點的去中心化,但目前來看難度較大,所以現狀仍是披着區塊鏈外衣的傳統存儲。

2018 年 6 月,Arweave 主網上线。Arweave 不是基於 IPFS 的激勵層,而是將數據存儲與激勵融合在一起,側重於實現數據的永久存儲和訪問。Arweave 不要求礦工保存所有的區塊記錄,而是通過隨機訪問的簡潔證明(SPoRA)鼓勵礦工盡可能多地保存區塊,尤其是保存冗余度較少的區塊,因爲這么做的礦工有更大概率獲得挖礦獎勵。可以說 Arweave 通過博弈的方式,保證數據被盡可能多的復制,提升數據存儲的可靠性。

2021 年 5 月,DFINITY 基金會开發的互聯網計算機(Internet Computer,IC)主網上线,IC 是第一個完整的去中心化雲服務,被譽爲第三代區塊鏈架構。IC 通過創新的區塊鏈技術,可以提供無限的擴展性和高速的交易處理能力,並且可以處理 HTTP 請求,以支持大規模的去中心化應用,從社交媒體平台、开源項目托管服務到各種企業級應用程序,甚至 AI 大模型。理論上,任何現有的互聯網服務都可以在 IC 上被重新構建爲去中心化版本。

2022 年 11 月,ChatGPT 的出現標志着強人工智能的裏程碑,引發新一輪人工智能熱潮,AI 新興企業如同雨後春筍一樣冒出來。伴隨着生成式大模型的迭代升級,算力的需求和成本呈指數級的增加,由此誕生了去中心化算力的賽道,致力於用共享算力的方式降低 AI 新興企業大模型訓練成本,削弱雲服務巨頭利用其主導地位產生的不正當競爭行爲。

去中心化算力賽道知名項目有 io.net、Render、Akash、Gensyn 等。雖然他們也可以歸類到去中心化雲服務,但他們的核心協議在於構建算力市場和激勵算力提供者,這一點其實更符合 DePIN(Decentralized Physical Infrastructure Networks,分布式物理基礎設施網絡)的定義

2024 年 2 月,Arweave 正式推出超並行計算機 AO,成爲繼 DFINITY 的 IC 之後第二個完整的去中心化雲服務。去中心化雲服務的發展之路,未完待續。

Arweave AO:計算和共識分離

DFINITY IC 和 Arweave AO 都是完整的去中心化雲服務,兩者有極大的相似度。首先功能上都支持大規模互聯網服務的去中心化重構以及將 AI 大模型引入區塊鏈的智能合約中運行,其次架構上都是基於 Actor 模型設計的。Actor 是計算機科學中的一種並發計算模型的基本單位,採用 Actor 模型適合於構建高並發、分布式、容錯性強的系統,這也是 Arweave AO 名字的由來。

兩者的主要區別在數據存儲層,執行層和共識層。

  • 數據存儲層:DFINITY IC 上的智能合約稱爲 Canister,Canister 有自己專屬的容器(類似 Docker),每個 Canister 的數據都被封裝在各自獨立的容器中,外界看不到數據的細節,只能通過 Canister 對外提供的接口訪問內部數據;Arweave AO 基於 Arweave,數據存儲在 Arweave 中,對外是公开的;

  • 執行層:DFINITY IC 的虛擬機是 WASM, Canister 代碼會被編譯成 WASM 模塊以部署在 IC 上運行,只支持 WebAssembly 系統接口等標准;Arweave AO 則更加靈活,只要遵循 AO 協議標准,可以使用任何虛擬機,包括 EVM,WASM、Move VM 等,目前 Arweave 官方構建的 AOS 合約开發語言是 Lua;

  • 共識層:DFINITY IC 的子網內部採用 BFT (Byzantine Fault Tolerance,拜佔庭容錯)共識的變種,子網之間通過 Chain-Key 技術進行驗證;Arweave AO 基於 SCP(Storage-based Consensus Paradigm),是一種基於存儲的共識範式,強調共識發生在存儲層,使用 Arweave 進行不可變的存儲,確保安全性和可驗證性。

通過上面的對比可以發現,DFINITY IC 仍然遵循了區塊鏈的標准範式,而 Arweave AO 似乎就沒有那么區塊鏈,畢竟連共識機制都沒有,那如何保證不同節點對計算結果是一致的呢?

答案是 Arweave AO 不能保證計算結果一致,它的計算結果不產生任何證明(例如默克爾樹),但 Arweave 的不可變存儲是可驗證的,計算和共識分離,這是 Arweave AO 設計最精妙的地方

Arweave 存儲了 AO 以及 AO 上每一個线程的全息數據,任何人可以通過全息數據恢復 AO 和 AO 上的任何一個线程。這其實就是 SCP 的核心思想,即只要存儲是不可變的,上面的交易就都是可追溯的,那么無論在何處計算應用程序,都將得到相同的結果

解決了可驗證問題就可以利用 AO 的經濟模型促使大家提供正確的計算結果,類似於 Chainlink 節點在 DON 中的保證金機制,節點加入 AO 網絡需要先質押 Token,當節點提供正確的計算結果時進行激勵,而當節點提供錯誤的結果時進行罰沒。

總結

去中心化雲服務一直被認爲是區塊鏈最重要落地應用之一,Web3 + 雲服務不僅是非常好的敘事方向,而且非常容易結合 AI 的敘事來進一步提升想象空間。

去中心化雲服務從 IPFS 算起來已經發展了十年,從技術方面看,底層的存儲和計算協議已經趨於完善,從市場方面看,以算力爲主的資源共享網絡也有充分的需求,但到如今集大成者不僅寥寥且差強人意。

DFINITY IC 上线前一度被認爲是 Web3 的 AWS,頭頂第三代區塊鏈的光環,可惜遭遇了上线之殤,如今才從負數走向一。拋去一些市場的因素,在雲服務這種純異步環境做計算的即時共識,相應對於硬件資源的要求就會極高,硬件資源要求高又會影響去中心化程度,讓區塊鏈的共識機制失去了意義。

Arweave AO 打破了區塊鏈的桎梏,不處理計算本身和共識的達成,而是通過經濟模型和懶惰驗證的方式來保證計算結果的正確性,可以說另闢蹊徑。但基於 SCP 實現的可驗證計算由於監督和驗證都在鏈下進行,理論上存在鏈下監督不到位的問題,在大規模計算的場景仍需接受市場的檢驗,但未來前景值得期待。

鄭重聲明:本文版權歸原作者所有,轉載文章僅為傳播信息之目的,不構成任何投資建議,如有侵權行為,請第一時間聯絡我們修改或刪除,多謝。

相關文章