Giải thích Sách trắng phiên bản thứ 17 của Arweave (1): Du hành xuyên không gian và thời gian

Tác giả: Arweave Oasis

Sau nhiều bài viết trước về việc lặp lại cơ chế đồng thuận Arweave, "tình huống sơ bộ". Tôi tin rằng những người bạn theo dõi Arweave phải có hiểu biết tương đối trực quan về cơ chế đồng thuận của giao thức này. Nhưng tác giả luôn có chút nghi ngờ: Vì phiên bản 2.6 mang tính bước ngoặt như vậy, tại sao cơ chế đồng thuận của nó lại không có tên cụ thể? (Trước đây tôi đã sử dụng phiên bản giới hạn tốc độ của cơ chế SPoRA để đặt tên). Với câu hỏi này trong đầu, tôi đã thảo luận sâu với kỹ sư cơ chế đồng thuận cốt lõi chính thức của Arweave và biết được rằng bằng chứng sao chép ngắn gọn SPoRes thực sự là tên của cơ chế đồng thuận của Arweave 2.6.

Chà, điều đó có nghĩa là ấn bản thứ 17 của sách trắng có tựa đề "Arweave: Giao thức lưu trữ thông tin vĩnh viễn" do quan chức phát hành vào ngày 26 tháng 12 năm 2023 về cơ bản là tài liệu giải thích chính thức của Arweave 2.6. Nhưng số phiên bản lúc đó đã lên tới 2.7.0. Tin vui là bài viết trước "hiểu được quá trình lặp lại của cơ chế đồng thuận của Arweave" " Arweave 2.6 có thể phù hợp hơn với tầm nhìn của Satoshi Nakamoto" Hai bài viết này về cơ bản đề cập đến Arweave cơ chế nội dung quan trọng. Đối với những người muốn nếm thử, điều này là đủ.

Tuy nhiên, tôi quyết định thực hiện một số diễn giải sâu hơn theo từng chương của ấn bản thứ 17 của sách trắng, điều này cần thiết cho những người tham gia Arweave nâng cao. Bởi vì nếu bạn đã đọc nó, bạn sẽ thấy khó khăn trong việc tìm hiểu các công thức toán học và lập luận mô hình hóa, nhưng có lẽ đây là cách thể hiện rõ nhất vẻ đẹp của giao thức.

Xuyên không gian và thời gian

In ấn có tác động sâu sắc đến nền văn minh nhân loại. Sự xuất hiện của nó đã làm tăng đáng kể sự lan truyền và mở rộng thông tin của con người, cho đến khi nó đạt đến đỉnh cao với sự xuất hiện của Internet vào cuối thế kỷ 20. Việc phổ biến thông tin hiệu quả làm tăng tính minh bạch xã hội và thúc đẩy sự thức tỉnh ý thức cá nhân. Mặc dù vậy, Internet vẫn bị kiểm soát và kiểm duyệt bởi các tổ chức tập trung.Kén thông tin do phân phối tập trung gây ra với mục đích thao túng sự lan truyền của luồng thông tin là vấn đề lớn nhất hiện nay mà mỗi cá nhân con người phải đối mặt. Một tỷ lệ nhất định thông tin hữu ích bị mất đi mỗi năm.

Arweave ra đời với sứ mệnh giải quyết vấn đề này. Ở phần đầu của sách trắng, giao thức Arweave được định nghĩa rõ ràng là:

Một giao thức truyền thông tin ở dạng phi trung gian trong hai chiều không gian và thời gian.

Hai chiều được đề cập ở đây: Không gian và Thời gian. Khác với 99% dịch vụ lưu trữ dữ liệu trên trái đất, nó giống như một "chiếc hộp thời gian" không chỉ mang dữ liệu thông tin mà còn bổ sung thêm chiều quan trọng về thời gian cho nó.

Sau khi kết hợp cả hai, giao thức Arweave trở thành một hệ thống lưu trữ thông tin vĩnh viễn. Từ "vĩnh viễn" có một số định nghĩa: Từ điển tiếng Anh Oxford định nghĩa nó là "tiếp tục tồn tại hoặc không thay đổi vô thời hạn", trong khi Merriam-Webster định nghĩa từ này là "tiếp tục hoặc tồn tại mà không thay đổi".

Dựa trên hai định nghĩa về tính lâu dài này, Arweave nên lưu trữ dữ liệu trong khoảng thời gian tối đa có thể mà không có bất kỳ thay đổi nào đối với dữ liệu. Để đạt được mục tiêu này, giao thức của Arweave cần có ba nguyên tắc cốt lõi:

• Bằng chứng lưu trữ được mã hóa

  • Bằng chứng lưu trữ được mã hóa: Một hệ thống chứng minh mật mã ngắn gọn để xác minh việc sao chép và truy cập dữ liệu.

  • Quỹ bảo hiểm kho lưu trữ: Một quỹ bảo hiểm tự thực hiện, có thể dự đoán được, tận dụng tình trạng giảm phát do tiến bộ công nghệ xảy ra theo thời gian để trang trải cho chi phí lưu trữ vĩnh viễn.

  • Sự phát triển khuyến khích: Bằng cách tạo ra và khen thưởng các bản nâng cấp mạng không bắt buộc, giao thức được phép có cơ chế lặp lại lành mạnh về lâu dài.

  Cách chính để đạt được chúng là thông qua "SPoRes bằng chứng sao chép đơn giản", một cơ chế đồng thuận blockchain mới. Đây là một giao thức có thể tối đa hóa phân quyền đồng thời giảm thiểu chi phí tính toán và yêu cầu băng thông. Cùng với quỹ bảo hiểm lưu trữ đi kèm, nó tạo ra một mô hình khuyến khích sao chép và lưu trữ dữ liệu, cho phép mạng hoạt động theo cách hoàn toàn tự chủ, minh bạch và có thể dự đoán được trong hàng trăm năm.

  Các điều chỉnh đối với Đồng thuận Satoshi Nakamoto
  

  Đồng thuận phi tập trung là một dạng trường con điện toán phân tán, bao gồm nghiên cứu quan trọng về cách những người tham gia mạng, thậm chí cả những người tham gia cạnh tranh, có thể đạt được thỏa thuận đồng thuận ở một trạng thái nhất định. Trường con này đã thu hút được sự chú ý rộng rãi với sự xuất hiện của “Đồng thuận Satoshi” của Bitcoin, lần đầu tiên cho phép đạt được sự đồng thuận trong một môi trường cạnh tranh và không được phép. Nhờ sự đổi mới này, Bitcoin đã tạo ra loại tiền kỹ thuật số đầu tiên không phụ thuộc vào tác nhân tập trung của con người để quản lý chính sách tiền tệ và đã hoạt động tốt trong hơn 10 năm.

  Arweave lấy cảm hứng từ cơ chế chứng minh công việc của Bitcoin và điều chỉnh nó để phù hợp với mục tiêu lưu trữ thông tin vĩnh viễn trong mạng.

  Arweave là một hệ thống đồng thuận phi tập trung toàn cầu bao gồm các "nút" cùng lưu trữ nhiều bản sao của tất cả dữ liệu được tải lên hệ thống. Người dùng muốn lưu trữ thông tin trên Arweave phải trả phí lưu trữ một lần cho quỹ lưu trữ của mạng và tải dữ liệu tương ứng lên bằng cách truyền dữ liệu đến các nút trong mạng. Bất cứ khi nào một nút khai thác thành công (xác nhận) một khối, các nút đó thường xuyên đạt được sự đồng thuận về dữ liệu mới được đưa vào mạng cơ sở dữ liệu phân tán toàn cầu. Một khối chứa danh sách các giao dịch, mỗi giao dịch chứa dữ liệu mới sẽ được lưu trữ trong mạng, chuyển khoản tiền kỹ thuật số $AR hoặc cả hai. Khai thác đề cập đến một quá trình trong đó mỗi nút chấp nhận dữ liệu mới vào mạng đồng thời xác minh trạng thái lưu trữ của dữ liệu đã tải lên trước đó. Sau khi các nút xác nhận khối chứa giao dịch, chúng sẽ “lấy” dữ liệu mà chúng muốn sao chép để khai thác từ các nút khác trong mạng.

  Các nguyên tắc thiết kế giao thức

  Hai nguyên tắc chính của thiết kế giao thức là:

  • Chủ nghĩa tối giản: Thiết kế giao thức nhằm mục đích duy trì sự đánh giá chủ quan trực tiếp và tối thiểu nhằm thúc đẩy sự đồng thuận mạng rộng nhất có thể. Arweave chỉ sử dụng các nguyên tắc mã hóa nguyên thủy đã được thử nghiệm tốt khi xây dựng các cấu trúc dữ liệu và thuật toán của nó.

  • Tối ưu hóa thông qua các biện pháp khuyến khích: Mục tiêu chính của thỏa thuận không phải là chỉ rõ hành vi mong muốn mà là thúc đẩy những người tham gia đạt được kết quả lý tưởng của họ. mục tiêu. Vì vậy các cơ chế cụ thể để đạt được những kết quả này sẽ phát sinh một cách tự nhiên và phát triển theo thời gian.

  Giao thức Arweave chỉ tập trung vào tầm nhìn lưu trữ dữ liệu vĩnh viễn và có thể mở rộng. Theo nguyên tắc thiết kế tập trung và tối giản này, giao thức Arweave được xây dựng dựa trên giao thức. Lớp ứng dụng có khả năng mở rộng và tổng hợp cao, đồng thời phạm vi ứng dụng của mạng ngày càng mở rộng và đa dạng hơn. Điều này đã tạo ra một số lượng lớn các nền tảng, cơ sở dữ liệu và ứng dụng hợp đồng thông minh phi tập trung trong những năm gần đây. Ngoài ra, hệ thống chứng minh hiệu quả của Arweave yêu cầu phần cứng và băng thông tối thiểu, tối đa hóa sự tham gia và phân cấp của mạng.

  Các biện pháp khuyến khích khai thác Bitcoin hiệu quả đã dẫn đến sự gia tăng đáng kể về tốc độ tính toán băm và giảm chi phí, đồng thời việc sử dụng các biện pháp khuyến khích như một cách để thúc đẩy tối ưu hóa cũng rất hiệu quả. Hãy lấy mạng Bitcoin làm ví dụ: Bitcoin thưởng cho những người khai thác khi khám phá ra một số ngẫu nhiên (không phải một lần), cùng với một khối ứng cử viên, tạo ra giá trị băm dưới một giá trị nhất định (hệ số độ khó). Điều này đã khuyến khích các thợ mỏ liên tục tìm cách tính toán số lượng băm tối đa với chi phí thấp nhất, dẫn đến sự phát triển của các máy khai thác ASIC chuyên dụng.Kể từ năm 2011, số lượng băm có thể được tính toán mỗi giây đã tăng lên theo hệ số 10^13. Tốc độ tăng trưởng nhanh hơn Định luật Moore (10^10) trong cùng thời kỳ. Ngoài ra, điều này cũng khiến chi phí của mỗi hàm băm trong mạng Bitcoin giảm theo hệ số 1 triệu trong cùng thời gian. Đường cong cụ thể có thể được nhìn thấy trong biểu đồ. Do đó, lấy cảm hứng từ nguyên tắc này, chúng tôi đã điều chỉnh cơ chế khuyến khích của Bitcoin trong giao thức Arweave để thúc đẩy người tham gia tối ưu hóa các giải pháp cho các vấn đề về bằng chứng lưu trữ và truyền dữ liệu.

  Đây là nguyên tắc thiết kế cơ chế dựa trên sự cân nhắc về không gian và thời gian đằng sau giao thức Arweave. Bài viết tiếp theo sẽ giải thích một cách có hệ thống phần cốt lõi của sách trắng - cách triển khai bằng chứng mã hóa được lưu trữ.

  Liên kết trích dẫn

  1. Địa chỉ sách trắng:
  

  https://www.arweave.org/files/arweave-lightpaper.pdf