21：Arweave-永久存储数据

“一次付费，永久存储”

项目简介

什么是Arweave？

Arweave是一种去中心化的存储协议，可让用户永久、可持续地存储数据，只需支付一笔预付费用。该协议将拥有硬盘空间的人与需要永久存储数据或托管内容的个人和组织相匹配。这类似于滴滴将司机与需要交通工具的人联系起来的方式。一旦文件被储存到 Arweave网络上，任何改动文件内容的尝试都会被网络所察觉并阻止。所有存储的数据都由可持续的捐赠基金支持，以确保其永久可用。

如何计算“永久数据存储”的成本？

Arweave 认为，基于过去的存储价格变动，未来单位数据量的存储成本应该会下降。因此，如果用户一开始支付较大金额，将能够弥补未来下降的存储成本。Arweave估计，以当前1GB=约7.3美元的速率水平，数据可以存储200年。鉴于计算机技术才流行了几十年，这个长度可以说是永久的。

当前数据存储的问题

当下主流的区块链平台在数据存储方面还存在着一些众所周知的难题，比如以太坊链上存储的成本极高以致不可用。因此，在当前主流的区块链上实现永久性的存储和免费的内容访问就像是无稽之谈。而随着数据存储的需求呈现指数级的增长，我们亟需一种可扩展的去中心化低成本数据存储协议

Arweave有什么特点？

Arweave基于四项核心技术构建而成，它们共同创造出了一条低成本、高吞吐量、永久存储型的新型区块链。这四项创新技术分别是：

Blockweave 区块纺

传统区块链的区块是一个个相连, 因此形成了一条链式结构。而Arweave的区块在这个基础上, 还指向了一个随机的先前回忆区块 (recall chunk) , 因此构成了一个纺状的区块结构。Blockweave区块结构使得节点在不存储整条链的前提下仍然可以完成关键的网络功能。区块纺的设计，最重要的是服务于Arweave的共识机制 — — SPoRA（随机访问的简洁证明Succinct Proofs of Random Access）。

SPoRA共识机制

Arweave在使用SPoRA共识机制之前, 使用的是PoA+PoW机制。PoA代表Proof of Access：访问证明。在该机制下，Arweave要求网络中的每个矿工节点如果想要生成新的区块并获得奖励, 就必须在本地访问随机的一个回忆区块，如果他没有储存该区块，就没有办法生成新区块。

在这种情况下，如果矿工想尽可能获得较高的挖矿收益, 那么他会去选择存储所有区块，因为每个下一个区块会指向当前区块以及之前随机的一个区块，储存的区块越多，就越有资格产出区块和获得奖励。PoA激励了矿工去多存储Arweave的区块, 并且这也鼓励矿工去存储一些大家较少存储的区块, 来提高满足PoA的概率。

然而单独的PoA机制下, 如果所有矿工都把所有区块存储了, 那么每个人的出块概率就是完全一样的，所以在PoA之外，Arweave又引入了PoW（工作量证明）机制来丰富出块的竞争维度。

Arweave在2021年2月把PoA+POW升级为SPoRA。单纯的PoA+PoW机制保证了数据的永久存储，但是没有保证数据的访问速度，而PoW还有耗电的环保问题。SPoRA机制降低了之前矿工出块概率中PoW的权重，加入了数据访问速度的维度。除此之外，SPoRA让矿工更加专注于维护自己本地的硬件和节点, 避免矿工们都把数据存储在同一个费率低的数据中心, 便于节点地理位置的多样化，提高了整个网络去中心化的程度。

Wildfire节点评分机制

由于Arweave仅对数据存储收费，而读取免费，为了鼓励节点对读取请求的响应和出块速度，Arweave又增加了一层激励措施 — — Wildﬁre节点评分机制，来鼓励矿工免费分享数据。其工作原理是让Arweave节点创建一个对其他节点的排名系统，它使在网络中快速满足数据访问的请求成为参与挖矿的一个必要条件。Wildﬁre系统确保了新区块的快速分发，并以低延迟保持了数据的可用性。

区块影子（Blockshadows）

节点验证时无需验证整个存储文件。节点在出块时并不是将整个存储文件交给其他节点审阅，而是将存储内容放在区块内，只传输一段哈希值和账户列表。这段哈希值代表了这部分内容，其他节点通过验证这段哈希值和文件池内的列表是否能对应得上。这种方式加快了验证的效率，将一部分的工作转移到链下进行。同样的，调用时也只需要BlockShadow就能定位到存储的区块完成调用。它不仅仅能最大限度地减少对数据的浪费，还能带来更快的出块速度和巨大的交易吞吐量。此外，当网络的使用率变高时，BlockShadow会确保交易费用不会显著增长。理论上，在带宽为100mbps的网络环境中，乐观来看系统的吞吐量可以达到每秒5000笔交易。

除了储存之外，在AR的底层网络之上，还有名为永在网（permaweb）的应用层，以及Smartweave智能合约系统，可以实现应用和智能合约的运行，并且已经开始出现完全基于Arweave的生态项目。从这种角度上来看，Arweave也可以被视作包括应用生态、智能合约系统和储存协议在内的“Web3.0 全栈协议”，具备跟其他公链平台进行生态层面角逐的潜力。

SmartWeave

SmartWeave是一个建立在Arweave网络之上的智能合约平台。使开发人员能够使用JavaScript构建智能合约应用程序。它的工作方式与以太坊的合约执行方法不同，在以太坊中，整个网络被调用来验证交易，这极大地增加了网络的负担，在SmartWeave依靠智能合约中，用户自己下载合约在本地客户端完成。SmartWeave降低了网络的负担，也降低了网络的互动费用（与SmartWeave合约的互动成本在1美分以下），提高了网络的运行性能。

永在网（The Permaweb）

Permaweb是建立在Arweave之上的永久且分散的网络。永在网是一个相互连接的文件和应用程序的集合，这方面与Web2的网络类似，但关键的差别在于：永在网上的所有的内容都是永久性的。永在网可以用来存储各种信息：维基百科、PDF、视频，以及各类dApp，如Uniswap。一旦被纳入Arweave网络，这些文件和信息就像获得了一个永久备份，就智能合约来说，即使原项目下线了前端，只要后端的智能合约代码依旧可用，用户仍然可以在Arweave的永在网来访问该应用。此外，信息一旦被提交至永在网，任何人（包括文件的原始上传者）都不能以任何方式改变它们。

关于Arwearve的代币$AR

Arweave有自己的代币 — — $AR。想要存储数据的用户必须购买它来支付存储费用，反之提供存储的计算机必须接受$AR代币作为付款。但有趣的是，付款并不直接给每个矿工，而是其中的大部分会汇集起来，随着时间的推移分配给网络。这个费用池被称为存储基金（Storage Endowment）。其目的是为未来的数据从这个超额收费的$AR池中提供保障。这个池子随着时间的推移而增长，它能够在很长一段时间内为矿工支付未来的报酬。

Arweave通证模型的设计可以概括为：