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云存储中基于区块链的解决方案:链下和链上

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中心化的数据存储确有其自身的优势:更快的速度、更强的可用性、更高的吞吐量、以及低延迟。但是这一切都是有代价的。

云服务器已经成为了当下最适合在线存储数据的选项,从个人照片到视频,乃至工作文档,所有的内容都可以存储在云服务器中。乍一看,这个解决方案的确让我们的生活变得更为轻松何便捷,但是在美丽的外壳之下,我们还是可以发现一些意想不到的威胁。

区块链
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毋庸置疑,中心化的数据存储确有其自身的优势:更快的速度、更强的可用性、更高的吞吐量、以及低延迟。但是这一切都是有代价的。

亦如谷歌和亚马逊这样的云存储巨头,经常就被怀疑窃取私人数据。事实上,对于大型的云存储公司来说,这的确很容易实现。因为用户的文件没有加密就存储在一个地方,所以容易受到任何操纵。此外,中心化的服务器还可能会被黑客入侵,导致用户丢失自己的数据。

与中心化云存储相比,分布式云存储一直喜欢吹嘘自己更安全、也更加私密。因为它们不在单个的中心化服务器上存储用户数据。相反,它们将文件分成多个部分,并将它们发送到不同的服务器或节点,从而降低了外部控制用户数据的可能性。但是,尽管有了这些改进,分布式存储依然面临着一些限制。

自从区块链技术诞生以来,一直有狂热的信仰者声称,区块链将会颠覆很多行业,从银行业到保险业,从医疗保健到投票众筹。那么,对于数据存储来说,区块链是否能够改善云存储行业呢?

分布式云存储的工作原理

云存储系统就是将数据存储在从互联网访问并称为“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,分布式云存储不会将客户的数据保存在一台特定的服务器上。

相反,它使用分布在世界各地的不同节点,这些节点彼此独立。这些节点不是由单个实体托管的,也不受服务提供商的控制,任何人都可以运行一个节点。

这一切都始于2003年由布拉姆·科恩自主开发的BitTorrent协议。BitTorrent协议是一种内容分发协议,是专门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本地存储,然后可以与其他用户共享。BitTorrent上的文件没有加密,但它们被分成了碎片,文件碎片可以从不同的播种器下载,就像在去中心化的“云”中一样。

星际文件系统(IPFS)协议是分布式存储发展的又一大步。它出现在2015年,后来成为了目前开发的一些基于区块链的去中心化存储解决方案的基础,例如Filecoin。

与HTTP一样,IPFS也是一种用于网络的超媒体传输协议,旨在让互联网上的用户和服务器之间传输数据。但是两者之间却有着根本的不同。后者是一种内容可寻址、版本化、点对点分布式存储、传输的协议,不同于HTTP以中心化的以太网络地址查询你的所需文件。

当有人将文件上传到IPFS网络时,该文件会被分成称为“区块”的数据包,然后将这些数据包分散的传输到世界上各个服务器之上进行存储。如果您需要使用这些数据,您只要输入相应的指令即可从相应的服务器回传到你的电脑进行查阅。它为每个文件及其中的数据包都生成一个加密散列哈希值。

解决了超文本传输协议悬而未决的一些问题比如高并发、数据丢失、安全性差、成本高昂等问题。相比现有的中心化网络模式更高效,更安全,存储成本更低廉。

区块链
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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协议都远非完美,并面临着许多挑战。随着区块链技术的出现,使用它来改善数据存储的想法已经吸引了全球各地的开发人员。与此同时,基于区块链的分布式云解决方案也已经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就是加密。

当你将文件上传到网络时,它会自动对文件进行加密。之后,你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你的文件。

基于区块链的解决方案与BitTorrent和IPFS的共同点则在于分片。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。没有单个节点服务器可以保存你的整个文件,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。

“链上和链下”是区块链数据存储解决方案中有两种根本不同的方法。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区块内。这种方法的优势无疑是,即使发生黑客攻击,也可以还原并重新同步数据。

但是,增强安全性的同时也是以维护完整节点为代价的,即每个节点实际上必须包含所有的数据,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,网络就将变得过载。而且,它将花费巨额的网络费用。这个问题被称为区块链膨胀。

因此,市场上几乎所有数据存储解决方案其实都是“脱链”的。他们试图通过不将用户数据存储在区块链中,将自身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。

“脱链”解决方案中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。

当然,说服用户将其他人的数据存储在他们的磁盘上并运行节点可能具有挑战性。但是,这对于扩展脱链解决方案的生态系统来说至关重要,而目前最广泛的选择就是使用平台的原生加密货币作为奖励。

在被TRON收购后,BitTorrent也推出了其加密货币BTT。BTT的主要应用场景就是奖励用户保存和分发文件,但还计划了其他选择,比如内容付费。

而在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。然后向矿工奖励代币。

总而言之,与传统的中心化云服务器相比,基于区块链的分布式云存储的确具有许多引人注目的优势。

安全。如前文所述,基于区块链的分布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。

不可篡改。由于没有中央授权,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区块链中。

更低的价格。使用区块链的分布式云存储,要比目前主流的云存储方案便宜很多。

如上所述,脱链解决方案已将区块链用于不同目的,但不用于自身存储内容。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,随着越来越多的用户和交易,这可能会成为一个重大缺陷。

传统数据存储解决方案和分布式云存储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多个地方,这威胁了数据的安全性和隐私性。

而分布式云存储通过对用户的文件进行加密和分片来提高用户数据的安全性和隐私性,但是它们也无法拥有与中心化云存储相同的高速和低延迟。

而且,用于分布式云存储的区块链解决方案目前尚未展示出建立关键用户群的能力,这对于生态系统至关重要。

此外,分布式存储可以是链上的或链下的。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,但是也更昂贵,并且需要更大的区块。

所以,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一种会成功。

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