來源：Memo Labs博客
編譯：胡韜
除了貨幣，現實世界中的大多數物體都是獨一無二的，具有鮮明的特徵和價值。 NFT的特性可以完美適應這種情況，實現數字世界中不同物體的代幣化。 NFT利用區塊鏈防篡改、公開透明、可追溯的特性，將現實世界映射到數字世界，構建期待已久的烏托邦——元宇宙。
但是，由於現有的技術限制，NFT 還沒有能夠完美地實現上述想法。由於通信擁塞、可擴展性有限、gas費用高等原因，NFT的元數據和媒體數據並沒有完全存儲在區塊鏈上，而是在鏈下。沒有區塊鏈技術的保護，這部分數據並不是完全安全可靠的，這意味著目前的NFT 還沒有達到比特幣那樣的可信度。但是這個缺陷被對NFT 的熱情所掩蓋，很少受到關注。
雖然NFT的交易也是在區塊鏈上完成的，但它的存儲通常是在區塊鏈之外完成的——在項目的中心化服務器、第三方雲服務器、IPFS 或Metastorage 和其他NFT 存儲項目中。這是因為涉及的元數據往往比較複雜，媒體數據需要更大的存儲空間。
NFT存儲已經成為當前NFT系統中最薄弱的環節，但作為元宇宙的關鍵基礎設施，未來勢必在新的社交生態中發揮重要作用。本文將講解NFT底層架構，總結NFT存儲現狀，同時深入探討NFT存儲面臨的機遇和挑戰。
一、NFT存儲現狀
1、產品類型
NFT以其獨特的屬性，在元宇宙、數字藝術、收藏品、遊戲、DeFi、公共事業、體育等諸多領域都帶來了一定程度的變化。本文總結了各個品類中市值最高的NFT產品，作為研究NFT存儲現狀的目標群體。
1）Decentraland
Decentraland 是一個基於以太坊的虛擬現實平台。用戶可以創建內容和dApp 並將其貨幣化。創建的內容可以提供給其他用戶進行交互。 Decentraland 中的土地使用笛卡爾坐標系進行標註，社區擁有永久所有權，創作者可以完全控制自己的作品。
Decentraland 將數字資產的所有權和其他可交易信息存儲在以太坊區塊鏈上，而其他需要實時交互的信息，如場景狀態和用戶位置，則存儲在用戶的計算機或場景所有者的私人服務器上。開發人員需要選擇哪些信息值得存儲在區塊鏈上，因為它需要更高的成本。
2）沙盒
The Sandbox是一個社區驅動的UGC 平台，用戶可以在其中獲得數字土地和創意內容的所有權。他們的作品可以自由交易並變成這個用戶生成的元宇宙的組件。元宇宙中的所有元素都是由社區自我驅動的。
Sandbox上的代幣SAND是ERC-20代幣，而平台上數字資產的認證和交易遵循ERC-1155和ERC-721標準。此信息存儲在以太坊區塊鏈上。另一方面，數字資產的實際媒體數據存儲在IPFS 上，並利用亞馬遜的S3 雲服務來支持網頁前端。尚未鑄造的數字資產將存儲在S3 雲服務器上，需要去中心化的存儲解決方案來進一步保護數據隱私。
3）加密體素
CryptoVoxels 是一個基於以太坊的元宇宙。用戶可以在街頭建立、開發和出售數字資產，其所有權將永久記錄在區塊鏈上。風格類似於Minecraft，用戶可以使用自定義的像素塊來建造自己的土地。該平台還為用戶提供系統的原生COLR 代幣，用於為土地著色。目前，CryptoVoxels 將用戶在陸地上創作的數字作品對應的媒體信息存儲在公司運營的服務器中。它在社交媒體上表示將考慮將數據轉移到去中心化存儲系統。
4）加密朋克
CryptoPunks是一套具有不同特點的像素風格頭像，總共有10000個。這些角色最初是通過以太坊錢包免費領取的，現在需要通過二手交易平台購買。最初，CryptoPunks為了節省gas費用，將10000個字符聚合成一張圖片，並將這張圖片的哈希值存儲在區塊鏈上的智能合約中，但並未透露其原始媒體數據的存儲位置。隨著NFT 存儲風險越來越受到關注，CryptoPunks 花費了7500 萬gas 費將所有頭像存儲在以太坊區塊鏈上。
5）無聊猿遊艇會
Bored Ape Yacht Club 共有10,000 個具有鮮明特色的猿人頭像。所有頭像均已鑄造，可在二手交易平台上購買。 BAYC在官網公佈了每個頭像的TokenID、SHA-256哈希值和IPFS哈希值。它還在去中心化的存儲系統中備份了每個頭像的媒體數據，並發布了備份信息。
6）諸神解脫
Gods Unchained 是一款基於以太坊的NFT 紙牌遊戲，類似於爐石傳說。玩家可以組建自己的套牌，在不同的遊戲模式下進行遊戲，例如排名構組和競技場冒險。卡牌可以在市場上自由交易，歸玩家所有。目前，遊戲中NFT 的所有權存儲在區塊鏈上，而NFT 卡的元數據和媒體數據存儲在公司的服務器上，並通過API 接口與智能合約集成使用。
2、交易平台
Opensea是最早也是目前最大的NFT交易平台，佔據了90%以上的交易市場。最初，Opensea 還使用中央服務器來存儲NFT 元數據和媒體數據。隨著單個NFT 的價值飆升以及不時受到數據丟失的影響，Opensea 現在也為用戶提供了去中心化的存儲選項。目前，創作者可以選擇使用IPFS 去中心化NFT 元數據和媒體數據，但他們需要為此付費。
Rarible 是目前第二大NFT 交易平台，同時支持ERC-721 和ERC1155 協議。該項目將創建者鑄造的NFT 的元數據和媒體數據存儲在網站後端，這是一個中心化的服務器。新買家可以在需要時在區塊鏈上調用它們。
SuperRare 是一個在線藝術畫廊，也可用於交易。它還發行了自己的交易代幣RARE。 SuperRare拍賣的NFT沒有向用戶展示非常詳細的技術信息，如智能合約、tokenID、元數據等，這可能是平台市場份額一直偏低的原因。根據我們的研究，SuperRare 使用IPFS 進行元數據和媒體數據存儲。
3、鏈上存儲
目前NFT使用的區塊鍊主要有以太坊、Flow、BSC等公鍊和Polygon、Ronin等側鏈。
由於區塊鏈上的高gas費用和擁塞的通信，大多數NFT項目選擇僅將NFT所有權數據存儲在區塊鏈上，以確保所有權是不可篡改、可追溯和不可否認的。交易不需要中心化的信用機構作為中介，可以通過智能合約直接在區塊鏈上完成。這種方法擴大了NFT 的流通。它還使用不受任何第三方控制的信用中介。
代表NFT 實際形式的媒體數據存儲在鏈外，在某些情況下，也存儲一些更複雜的元數據信息。將它們與所有權存儲系統分開會給受到區塊鏈技術嚴格保護的所有權投下陰影。
4、鏈下存儲
NFT目前使用的主流鏈下存儲方式有：中心化、中心化可驗證、去中心化、去中心化可修復等。
1）中心化存儲
大多數NFT 項目的市場份額沒有Opensea 大，很多還處於起步階段，不太關注鏈下數據存儲的安全性。智能合約中的特定標識符可用於返回相關的元數據和媒體數據。他們通常使用Web 服務器上的URL 作為標識符。該服務器由公司運行或由亞馬遜等雲服務提供商提供。集中存儲的風險是篡改和拒絕服務。
2）中心化可驗證存儲
我們以CryptoPunks 為例——它最初將其產品的集成圖像存儲在一個中心化的服務器中，然後將該圖像的加密哈希值存儲在一個智能合約中進行驗證。這樣做的好處是可以通過哈希值來驗證圖像，確保沒有進行任何修改，使NFT 媒體數據防篡改。然而，媒體數據本身存儲在中央服務器中，而不是像存儲在區塊鏈上的NFT 所有權那樣備份在整個網絡的節點中，從而帶來數據丟失、拒絕服務等潛在風險。
中心化可驗證鏈下存儲方式是對中心化方式的優化，但仍然存在諸多風險，不能很好地滿足NFT和元宇宙對認證數據的高可靠存儲的要求。
3）去中心化存儲
IPFS作為去中心化存儲的代表，逐漸被NFT行業所接受。 IPFS 旨在為傳統的中心化HTTP 提供去中心化尋址補充。以Bored Ape Yacht Club為例——它的元數據和媒體數據都存儲在IPFS中；IPFS 提供冗餘備份和穩定的內容尋址。作為一個運行在多個節點上的尋址網絡，它解決了以前集中存儲方式無效URL地址的痛點，避免了對集中服務提供商的依賴。
IPFS 的去中心化尋址方式進一步完善了NFT 元數據和媒體數據的存儲方式，但作為尋址系統，它無法提供足夠安全可靠的存儲服務。雖然CID地址會一直在系統中，但對應的具體數據卻沒有這樣的穩定性。原因是IPFS中的網絡節點在備份內容時是自驅動的——如果只有單個節點或少數節點備份相應的內容，當這些節點損壞或離線時，存儲的數據就會消失，留下只有CID 的無效消息。
4）去中心化的可修復存儲
作為NFT 解決鏈下存儲問題的一種新可能，去中心化的可修復存儲系統引起了行業內外的廣泛關注。 Filecoin、Memo、Arweave等去中心化分佈式雲存儲項目也在積極為NFT追隨者探索更好的存儲解決方案，其中Filecoin和Memo基於各自的存儲生態推出了NFT存儲項目。
NFT.Storage 是一個基於協議實驗室推出的Filecoin 生態系統的NFT 存儲項目。通過該項目存儲的NFT 將存儲在IPFS 或Filecoin 中。目前，存儲的單條數據的容量限制在100MB 以下。它的修復功能建立在Filecoin 的激勵機制之上。通過存儲節點的評分和驗證系統，可以及時發現和修復損壞或丟失的數據。但是IPFS中的存儲是由Protocol Labs提供的，需要更多的網絡節點參與，需要進一步去中心化。 Filecoin 上的存儲尚未連接到主網絡，由測試網絡節點提供，因此存在網絡重置導致數據丟失的風險。
Metastorage 是基於Memo Labs 推出的Memo 生態的NFT 存儲項目。通過該項目存儲的NFT 將雙重存儲在IPFS 和MEFS（Memo Labs 獨立開發的存儲系統）中。目前對存儲的數據量沒有限制。其修復功能基於MEFS存儲系統，利用多副本和糾刪碼冗餘機制，同時提供開放的驗證方式。系統中的KEEPER 角色負責為用戶匹配通過驗證和挑戰的節點，並提供持續的評估和維護。雖然MEFS 的整體修復機制與區塊鏈解耦，但仍然需要Memo 參與更大範圍的節點，為MEFS 系統提供支持，構建穩定的生態系統。
去中心化可修復存儲有可能成為未來NFT 存儲的解決方案，更好地匹配元數據和媒體數據的存儲以及NFT 的所有權存儲。目前，產品技術和規模還處於萌芽階段，實施程度有待進一步觀察。
二、NFT 存儲的4 個機會
1、元宇宙價值支持
一般而言，元宇宙是指利用互聯網、VR等一系列技術構建的虛擬世界。這個概念誕生於幾十年前，但從未實現。隨著區塊鏈的快速發展，元宇宙看到了成為現實的前景——區塊鍊為元宇宙提供了理想的去中心化環境，NFT的出現也為數字資產的認證提供了可行的方式。受當前區塊鏈技術的限制，NFT 的實際內容需要一種與所有權存儲相匹配的存儲方式。在需求的推動下，該技術的蓬勃發展有望突破NFT去中心化存儲的安全瓶頸，而專注於解決NFT存儲問題的去中心化雲行業更廣闊的市場空間就在眼前。
在這個由區塊鏈驅動的虛擬現實中，參與者可以擁有非常廣闊而豐富的想像空間，例如享受遊戲、展示自製藝術品、擁有和交易虛擬財產等，用戶甚至可以從獨特的虛擬經濟系統中獲利。他們可以購買去中心化組織控制的土地，以NFT 的形式在其上自由建造，將建築物出租給他人返回，或者飼養和繁殖稀有寵物並出售它們以換取金錢。
元界生態涵蓋了上一節所討論的元界中的所有項目，其中大部分仍處於早期階段。區塊鏈通常用於記錄和保證用戶數字資產的所有權，而所有權對應的媒體數據大多仍存儲在中心化服務器或IPFS中，並沒有得到與所有權相同級別的保護。這給數字資產的完整性帶來了一定的風險。如果沒有完整可靠的存儲閉環，使用區塊鏈技術保護所有權也將失去意義。
2、P2E遊戲產業基礎設施
近期P2E遊戲的火爆，引起了玩家和資本市場的廣泛關注。隨著Axie Infinity超越NBA Top Shot成為市值最高的NFT項目，相信NFT在遊戲行業具有巨大潛力。一些現有的加密遊戲是CrytpoKitties、Cryptocats、CryptoPunks、Meebits、Axie Infinity、Gods Unchanged 和TradeStars。
這種類型遊戲的一個引人入勝的特點是“再現”機制。用戶可以自己飼養寵物，花費大量時間培育新的後代。他們還可以購買限量版/稀有版虛擬寵物，然後高價出售。由於P2E遊戲價值流通的特點，目前的存儲方式無法滿足其較高的安全性要求。
額外的獎勵吸引了許多投資者加入遊戲，這使得NFT 變得更加重要。 NFT 另一個令人興奮的功能是它提供了遊戲中物品的所有權記錄。玩家可以擁有屬於自己的個人遊戲物品，促進了生態中的經濟認同，為開發者和玩家帶來利益。玩家和遊戲開發商作為NFT 發行商，每次在公開市場上出售NFT 時，都可以賺取版權使用費，將資金送回生態系統，形成良性循環。
NFT存儲的可靠性將決定P2E遊戲行業的增長天花板。當行業發展到一定程度時，NFT存儲中的隱患最終會越來越受到關注，各個遊戲項目都不得不投資改進NFT存儲以降低風險。
3、龐大的資本市場
NFT 的存在創造了一種互惠互利的商業模式——玩家和開發商在二手NFT 市場上獲利的同時，區塊鏈社區也大大擴展了NFT 的覆蓋範圍，將各種類型的數字資產和繁榮的虛擬經濟活動包括在內。傳統的在線經濟活動依賴於提供信任和技術的中心化公司。雖然區塊鏈已經開發了ICO、IFO、IEO等多種融資渠道，但應用場景仍然非常有限。 NFT 極大地擴展了區塊鏈的附加屬性，例如唯一性、所有權和流動性。
在NFT 的幫助下，區塊鏈的應用範圍迅速擴大。這允許每個人都與特定事件相關聯，就像在我們的現實生活中一樣。 NFT 的存儲方式在實現這一願景中起著舉足輕重的作用。由於數據量較小，FT（Fungible Token）可以存儲在區塊鏈上，而NFT 需要同樣可靠的存儲方法。
讓我們以買票——一種常見的經濟活動為例。在傳統市場購票時，消費者必須信任提供服務的第三方。因此，消費者面臨被欺騙或購買無效門票的風險。這些門票可能是假的、偽造的或可以取消的。在極端情況下，同一張票可能會被多次出售，或者在市場上交易不可轉讓的票。
由區塊鏈發行的基於NFT 的門票可以證明參加任何體育或文化活動的權利。 NFT 受益於區塊鏈在FT 階段已經解決了雙花、篡改和偽造等問題。分佈式賬本的獨特性使NFT 票據比傳統票據具有明顯的優勢。基於NFT 的門票是唯一的且不可篡改，這意味著門票持有者在門票售出後無法轉售。 NFT 是一種基於區塊鏈的智能合約，為消費者、活動組織者和其他利益相關者提供了一個透明的門票交易平台。消費者可以通過智能合約買賣NFT 門票，無需依賴任何第三方。
4 、保護數字知識產權
數字收藏品涵蓋多種類別——交易卡、葡萄酒、數字圖像、視頻、虛擬房地產、域名、鑽石、加密貨幣郵票、知識產權和其他實物。我們以藝術行業為例。首先，遵循傳統方法的藝術家很少有展示作品的渠道。進入傳統渠道需要資金和網絡，以及大量的精力。由於缺乏關注，價格無法反映藝術品的真實價值。即使作品在社交網絡上發布，平台和廣告商也會向它們收取中介費和廣告費。
NFT 可以將他們的作品轉換為具有綜合優勢的數字格式。藝術家不必將所有權和內容交給代理商，這意味著更高的利潤的可能性。典型的例子包括Mad Dog Jones 的REPLICATOR 售價為410 萬美元，Grimes 的作品總售價約為600 萬美元，以及其他偉大數字藝術家的其他加密作品，例如著名的Beeple 和Trevor Jones。 NFT在產權保護方面做得很好，而相應的元數據、媒體數據等內容還沒有得到安全可靠的存儲協議的很好的保護。
此外，藝術家無法在傳統模式下從其作品未來的銷售中獲得版權使用費。相比之下，可以對NFT 進行編程，以便藝術家每次在市場上交易其數字作品時都會收到預定的版稅。這是管理和保護數字傑作的有效方法。最重要的是， Mintbase 和Mintable等平台甚至建立了工具來支持普通人輕鬆創建自己的NFT 作品。
數字收藏品的媒體數據實際上是NFT 本身。如果作品的所有權和版稅權利失去價值，NFT 將毫無意義。傳統的收集活動通常伴隨著更高的存儲成本。數字時代的收藏顯然需要更好的存儲解決方案。
三、NFT 存儲的5 個挑戰
要實現上述NFT 存儲應用的發展，必須消除一系列障礙，就像任何其他新技術一樣。本文從可用性、安全性、監管和可擴展性的角度討論了NFT 面臨的一些典型挑戰，例如基於比特幣的平台引起的系統相關問題以及監管、政策和社會影響等人為因素。
1 、可用性
可用性是指在測試特定產品時衡量用戶的有效性、效率和滿意度的過程。大多數NFT 項目都建立在以太坊上。因此，很明顯，以太坊的主要缺點已經被繼承了。我們將討論直接影響用戶體驗的三個主要挑戰。
a) 稀缺冗餘機制
通過上述分析，NFT 目前使用集中式數據中心和IPFS 進行存儲。但是，這兩種方法的冗餘機制都不是很可靠。中心化數據中心通常會製作多個文件副本以實現冗餘，這成本很高。 IPFS 沒有自運行的冗餘方法。雖然每個文件對應的CID是全網廣播的，但文件本身的數據存儲在節點本地，依賴其他節點進行自發備份。 Filecoin作為IPFS的激勵層也沒有完成激勵節點備份的使命——網絡節點中存儲的大部分數據只是為了激勵，因此無效。
b) 確認緩慢
NFT 通常將交易發送到智能合約，以使鑄造、銷售和交換等活動的管理透明和可信。然而，當前的NFT 系統與其底層區塊鏈平台緊密耦合，這使得它們的性能非常差。比特幣的速度只有7TPS，而以太坊只能提供30TPS，這使得NFT 的確認速度非常慢。
解決這個問題需要重新設計區塊鏈拓撲，優化其結構或改進共識機制。現有的區塊鏈系統無法滿足這些要求。這也導致複雜的元數據和“海量”媒體數據存儲在鏈下系統中。
c) 高Gas費用為NFT 的一個主要問題，尤其是在NFT 的大規模鑄造時，需要將元數據上傳到區塊鍊網絡。每筆NFT 相關的交易都比簡單的轉賬更昂貴，因為智能合約涉及計算資源和存儲。複雜的流程、來自通信擁塞的巨大壓力和昂貴的費用極大地限制了NFT 的廣泛應用。在大多數情況下，生產NFT 的成本遠高於NFT 的當前價值。盡可能地將NFT 相關的數據存儲在鏈下是目前解決這種嚴重不平衡的主流解決方案。但同時也帶來了各種風險。
2、存儲安全和隱私
來自用戶的數據是任何系統的重中之重。對於鏈下存儲但與區塊鏈上的標籤相關聯的數據，存在兩者之間失去聯繫或被惡意方濫用的風險。
1）NFT 數據的不可訪問性
在主流的NFT 項目中，大部分加密的哈希值被用作標識符而不是真實的媒體數據。然後將它們記錄在區塊鏈上，以減少天然氣的消耗。然而，丟失或損壞原始文件的可能性讓用戶對NFT 感到不安全。一些NFT 項目已經開始與專門的文件存儲系統合作，例如IPFS，它允許用戶通過哈希值來尋址內容。只要IPFS網絡上有人打理，用戶總能得到與hash值匹配的對應內容。
儘管如此，這樣的製度仍然存在不可避免的缺陷。當用戶將NFT 元數據和媒體數據上傳到IPFS 節點時，不能保證他們的數據會在所有節點中復制。數據存儲在IPFS 上，並且可能只有一個節點託管內容，而在任何其他節點上都沒有備份。如果存儲它的唯一節點與網絡斷開連接，則數據可能變得不可用。
此外，NFT 也可能指向錯誤的文件地址。如果是這種情況，用戶就無法證明他確實擁有NFT。總而言之，依賴外部系統作為NFT 系統的核心組件將永遠存在漏洞。
2）匿名/隱私
大多數NFT 交易依賴於其底層的以太坊平台，該平台僅提供偽匿名而不是嚴格的匿名或隱私。用戶可以部分隱藏他們的身份。如果真實身份與對應地址之間的聯繫為公眾所知，則可以觀察到用戶在受感染地址下的所有活動。
現有的隱私保護解決方案，如同態加密、零知識證明、環簽名和多方計算，由於其複雜的加密原語和安全假設，尚未大規模應用於NFT 相關解決方案。
3、監管政策
NFT 面臨的法律和政策問題涉及廣泛的領域。潛在的相關領域包括商品、跨境交易、KYC（了解您的客戶）數據等。在進入NFT 領域之前，對相關的監管審查和訴訟有一個正確的了解是非常重要的。
在一些國家，對加密貨幣的法律要求非常嚴格，NFT 銷售也是如此。在鑄造、交易、出售或購買NFT 時，監管困難是無法規避的。從法律上講，用戶只能在授權的交易所交易股票和NFT 等衍生品。其他一些國家，例如馬耳他和法國，正在嘗試實施適當的法律來規範數字資產的服務。它們要求買家遵循複雜甚至相互矛盾的條款。所以，
應稅財產。與知識產權相關的產品，包括藝術品、書籍、域名等，在現行法律框架下被視為應稅財產。但是，尚未包括NFT 銷售額。儘管美國等少數國家將加密貨幣作為財產徵稅，但世界上大多數地區尚未考慮對加密資產徵稅。這可能會大大增加以NFT 交易為掩護的金融犯罪數量，以逃避相應地區政府的徵稅。個人參與者根據與NFT 財產相關的任何資本收益徵稅。此外，NFT-for-NFT、NFT-for-IP 和Eth-for-NFT 等交易都應徵稅。除此之外，高利潤的財產或收藏品應適用更高的稅率。
4、可擴展性
NFT 解決方案的可擴展性包括兩個方面。首先是強調一個系統是否可以與其他生態系統相互作用；第二點是NFT系統在放棄當前版本時是否可以更新。
1) NFT 互操作性
現有的NFT 生態系統彼此隔離。一旦用戶選擇了一種產品，他們只能在同一個生態系統內進行交易——這受到底層區塊鏈平台的限制。目前，如果有人想要跨不同生態系統進行交易，他需要通過類似於Opensea的第三方交易平台來完成。脫離原有區塊鏈平台的信任機制，會增加信任成本。互操作性和跨鏈通信一直是dApps廣泛推廣的障礙，而跨鏈通信只有借助外部信任方的幫助才能實現。這樣一來，去中心化的質量必然會受到一定程度的損害。
幸運的是，大多數NFT 相關項目都使用以太坊作為其底層平台。這意味著它們共享相似的數據結構並且可以在相同的規則下進行交換。不同的NFT 項目有不同的存儲方法。如何在保持去中心化的同時建立統一的風險結構是未來的重要課題。
1) 可更新的NFT
過渡性區塊鏈通常通過軟分叉和硬分叉更新其協議，這說明了更新現有區塊鏈的困難和權衡。儘管是通用模型，但新的區塊鏈仍然有嚴格的要求，例如容忍特定的對抗行為和在更新過程中保持在線。 NFT 程序嚴重依賴底層平台，並且必須與它們保持一致。雖然數據通常存儲在單獨的組件（如IPFS 和MEFS 文件系統）中，但最重要的邏輯和代幣仍然記錄在區塊鏈上，並且需要適當地更新系統。
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來源：Memo Labs博客
