摘要：Arweave是一個突破性的去中心化存儲平台，該項目對去中心化存儲有了新的理解，致力於打造永久保存人類知識和歷史。近期，Arweave與Solana達成深度合作，Solana生態的大多數據尤其是元宇宙數據有巨大的存儲需求。去中心化存儲賽道有諸多項目，Solana為何選擇Arweave？ Arweave又有哪些特點和優勢？本報告將從Arweave的核心技術出發，調研項目機制、項目經濟模式、運營實踐、生態打造和行業競爭的現狀。
亞歷山大圖書館
亞歷山大圖書館，又稱古亞歷山大圖書館，位於埃及亞歷山大，曾是世界上最大的圖書館。亞歷山大圖書館興盛達數百年之久，托勒密時代是它的全盛時期。然亞歷山大圖書館卻在歷史中消亡，據說是毀於兩場大火，一是凱撒征服埃及亞歷山大一戰，焚毀了位於布魯卻姆（Brucheium）之總館；二是安東尼（公元前83?-30年）將由柏加曼城圖書館掠奪之書籍20萬卷贈予埃及女王克婁巴特拉七世（公元前69-30年），以賠償凱撒所焚毀之損失，但不久復被損毀。
——維基百科
“亞歷山大圖書館的歷史命運”一書的作者、史學家穆斯塔法·阿巴迪（Mostafa El-abbadi）教授曾說：“在亞歷山大圖書館建成之前，知識在很大程度上只是地區性的，但自從有了這第一座國際性的圖書館後，知識也就變成國際性的了。”亞歷山大圖書館的歷史意義與價值，不僅體現在對圖書館事業發展與工作的深遠影響上，更體現在知識的創造、傳播和人類文化的傳承上。
本文調研的項目Arweave被譽為區塊鏈版的亞歷山大圖書館，其永久保存和不可篡改的存儲機制被認為繼承了知識傳播和文化傳承的使命。本報告將從Arweave的核心技術出發，調研項目機制、項目經濟模式、運營實踐、生態打造和行業競爭的現狀。
項目介紹
Arweave是一個突破性的去中心化存儲平台，該項目對去中心化存儲有了新的理解，致力於打造永久保存人類知識和歷史。 Arweave的願景是打造一個一次付費，永久存儲，免費讀取，不可篡改的數據存儲平台。同時，Arweave還開發了REST API，可開發各種有文件存儲需求的應用，藉此打造屬於自身的生態。
實際上，Arweave不是一條鏈，而是更加複雜的圖形結構。 Arweave改變了傳統區塊鏈的數據結構，不是每個節點都需要存所有區塊，只是每次出塊需同時驗證一個以前的隨機區塊，這被稱為Blockweave，再配合上Blockshadow機制——節點可根據blockshadow和自己的交易文件重構完整區塊鏈，以此達到加快共識和提供TPS。 Arweave在POW上進行改進，首創POA共識機制，優化了POW電力浪費的問題。在P2P網絡層，Arweave使用一種Wildfire的評分或審查機制，保證網絡的穩定性，促進節點間數據分享的效率。這便是Arweave項目中4個核心技術，也可以看出Arweave在技術上創新的重點在提高效率和擴大吞吐量上。
項目機制
Arweave的項目機制整體可以大致分為三部分：
首先是構建了Arweave網絡基礎的四個核心技術：
Blockweave和Blockshadow：Blockweave要求出新區塊時無需驗證所有區塊，但必須同時驗證一個以前的隨機區塊；Blockshadow則是新出塊發給其他節點的信息，其僅含所有先前塊的哈希信息和所有交易的錢包列表，而非傳統POW中的交易文件，然後節點可以根據Blockshadow和自己塊中的交易文件重構完整塊。 Arweave的系統讓區塊保持一種持續驗證的狀態，Blockshadow中的數據經過持續不斷的驗證，新礦工則無需驗證即可開始編織新的區塊，以此來提高TPS和提升整條鏈的擴展性。 Blockweave的數據結構如下圖，
圖：arweave.org
Proof of Access：所以因為Blockweave的特性，Arweave改進POW為POA，在無需存儲整條連續的區塊鏈的情況下，礦工可以存儲任意區塊，並根據調用區塊的信息生成新塊，所以POA機制時Blockweave和Blockshadow技術下的自然產物。 POA可以確保礦工存儲網絡數據，但礦工也可以使用如AWS和谷歌云等遠程服務器以降低成本，中心化的服務器顯然有悖於Arweave去中心化概念，所以POA共識在今年2月被升級為SPORA（Succinct Proofs of Random Access）。 SPORA加強了數據檢索速度在區塊獎勵中的權重來遏制礦工使用中心化服務器，本地硬件能檢索更快便能獲得更高的激勵（根據Blockweave機制，贏得區塊獎勵受存儲的區塊數據和檢索調用區塊數據的效率兩方面影響，存儲成本又比算力成本低，所以礦工會優先優化存儲方式，新共識加強後者獎勵權重，讓礦工更傾向使用本地硬件，以此來保證網絡存儲數據去中心化）。所以機制的升級又進一步保證了Arweave數據存儲的去中心化。
野火：Arweave在基礎設施——節點的運營維護上採用Wildfire系統。 Wildfire其實是一種保障節點帶寬和服務器穩定性良好的節點間相互評級的評分機制：
如上圖所示，節點與相鄰節點分享數據的同時，對相鄰節點的表現進行評分，評分越高表示可靠的數據越多。用戶文件讀取的請求通過DAPP上傳節點後發布全網，擁有文件的節點做出回應並以一個交易的形式進入交易池，挖到新塊的節點有資格從這些交易中選一個，這里便依據Wildfire的高評分優先，然後文件就從被選節點中讀出來。這樣的經濟手段同時也促進了數據分享的效率。
其次，Arweave為了長久發展保障網絡的永久存儲而建立了存儲基金（Storage Endowment）。
當一條數據被寫入Arweave網絡時，用戶需要支付預付款並同時以存儲購買力的形式產生利息。隨著時間的推移，這種一次性預付款的利息會被提供給哪些提供硬盤空間的人，存儲可獲利。
因此，Arweave通過對存儲貢獻的定價並建立基金，在經濟上保證項目的一個長遠發展。
最後，在Arweave的核心數據存儲層上，是Permaweb，這是一個相互關聯的文檔和應用程序集合，其所有內容都是永久的。Arweave網絡本身是建立在HTTP（傳統網絡協議）上，所以瀏覽器可以訪問存儲在網絡中的所有數據。此外，一旦數據提交，任何人（包括上傳者）都無法以任何方式更改（不可篡改）。
代幣經濟
AR是Arweave網絡中的原生代幣，總供應為66，000，000：
升 55，000，000 AR 在2018年6月8日網絡啟動時在創世區塊中被創建；
升 11，000，000 AR 作為區塊挖礦獎勵，逐步流入市場。
2018.6.6，白名單初始代幣發行8，700，000 AR。
2019.6.11，Arweave從A16z crypto、Multicoin Capital和Union Square Ventures獲得種子輪投資500萬美元以換取AR代幣。
2020.5.3，Arweave又從Andreessen Horowitz, a16z crypto, Coinbase Ventures, and Union Square Ventures獲得種子輪投資830萬美元以換取AR代幣。
利潤分享代幣：Arweave正在開發一個利益共享社區（Profit Sharing Community）來賦能創始人、貢獻者和用戶，以提供更好的網絡體驗。 PSC可以被視為一個開源的公司，參與者可以在任何時候花任意時長做出對項目的貢獻，並立即獲得利潤紅利。用戶與Permaweb交互需花費AR，這筆支出包括礦工費、存儲基金費和小費，而這部分小費就以PST的形式為社區創始人和貢獻者提供收入來源。 PST可獲得代幣支付的股息，也可在公開市場上直接出售。
優勢與劣勢
了解了項目機制和代幣經濟之後，Arweave的優劣也有了大致的輪廓。
從項目機制上來看，一方面，Arweave的核心技術主要是實施在優化網絡效率上，不論是吞吐量還是網絡穩定性都有一定的保障，根據區塊律動BlockBeats的調研，實際上的用戶體驗也非常流暢，設計切合web2時代用戶的習慣不會造成很高的區塊鏈外用戶的使用門檻，並且生態涵蓋技術開發、金融應用等等領域眾多能滿足眾多群體的需求；另一方面，Arweave的永不可篡改是把雙刃劍，優在於防止了信息被惡意更改便於建立不可篡改的去中心化數據庫並對希望審查和挑戰其質量的人開放，劣在於要求開發者上傳的文件不能有任何錯漏，這勢必會造成網絡上存儲大量的廢棄文件。
從代幣經濟上來看，Arweave一切都以“長遠”為目標。基於“永久存儲”的標籤，AR代幣目前多用於持續挖礦和項目融資，並且建立“去中心化公司”的經營模式和PST來讓創始人、貢獻者、用戶和項目的利益一致，共同發展，達到長遠發展的目標。
從商業模式上來看，永久數據存儲是Amazon，Google 和其他公司尚未開發的全新市場，Arweave可以幫助機構存儲完備的不可篡改的知識和信息，比如Arweave和美國國家海洋與大氣管理局合作存儲二氧化碳探測量值。然而，Arweave只需一次性費用而非每月續費的經營模式，雖然項目方宣稱自身永久存儲低廉，但根據1kx組織研討，其成本其實要根據存儲時間來考慮，目前AWS費用每TB為$20/月，Sia每TB為最低$1/月，而Arweave需要最高$10000/TB，所以存儲將近10年以上Arweave才比較划算。進而，成本高的副作用就是用戶一方面未必會考慮超過10年的成本，另一方面可能會將“存儲技術革新成本會越來越低”加入考慮，所以Arweave並非成本最小化的優選。
此外，Arweave生態能夠擴展到IPFS上，與IPFS向後兼容，IPFS上構建的開發人員可以無縫過渡到Arweave並獲得永久存儲。項目方稱之為Arweave+IPFS橋，簡而言之，IPFS用戶存儲文件時可以選擇“上傳服務”，在IPFS網關抓取數據後簽名確認為Arweave的一個交易並被打包進Arweave區塊，運行Arweave+IPFS橋的節點將此數據添加到自己的節點，過程如下圖：
Graph : IPFS/Filecoin社區
運行Arweave+IPFS系統的節點既屬於Arweave網絡又屬於IPFS網絡。所以有文章也稱Aweave是IPFS的另一個激勵層（第一個是Filecoin），這樣也為Arweave帶來了更廣闊的生態。
應用場景
Arweave永久存儲的應用場景在業內有一定的爭議，官方給出的應用場景在於法規要求保存一定年限的文檔，可證明的媒體報導，學術研究與不可更改的記錄。而目前生態中發展出的諸如游戲或社交網絡DAPP等應用的數據是否需要永久存儲則被認為並非硬性的需求。
近期Arweave的存儲業務拓展到了一個爆發式增長的領域：NFT存儲。 NFT通常需要鏈外保存數據，如果該數據丟失或被更改，NFT將徹底失去意義，在前文介紹中Arweave在這方面有得天獨厚的優勢。根據Mechanism Capital消息，Opensea和Mintbase已經與Arweave開始戰略合作，Solana鏈上的NFT項目Metaplex也採用Arweave作為元數據存儲的默認工具。
部分其他區塊鏈也用Arweave作為鏈上事實的備份，比如Solana在Arweave上記錄去狀態記錄。
應用生態現狀
截至2021年初，基於Arweave協議的應用已經超過250個，領域包括金融、社交網絡、內容分發、驗證、存儲歸檔、DAO和基礎設施工具等等，如下圖：
Arweave生態上的項目並非百花齊放，整體開發情況更貼近Arweave的商業模式。比如，Verto就是專門交易PST的去中心化交易所，Mirror等的發布的內容都是永久存儲，Permanent Archives建立了一個政治和歷史信息的永久檔案庫，FOR Weave是一種永久存儲的防偽解決方案並獲得7000多項學術認證。
圖及資源：viewblock（2021.9）
Arweave項目歷時3年，項目整體一直處於一個穩定增長的狀態，截至2021年年中，鏈上交易又進一步增長，整體項目目前在一個快速增長的階段。 Arweave網關數據使用情況整體逐月上漲，但又或許因為永久存儲的性質，偶爾的大規模數據使用情況突出且明顯。總體而言，鏈上數據表明Arweave項目與其生態三年以來發展態勢良好，目前趨勢符合其“長久發展”的目標。
行業與競爭
全球雲儲存行業市場規模自2015年起一直在穩步增長，而需求決定供應，這說明對數據存儲業務的需求也在一步步擴大當中。其中，去中心化存儲相比中心化存儲而言，能將空閒的存儲空間積極地調動起來。本報告暫不做這二者的比較，而將重點放在對去中心化存儲業內的現狀與分析，以此來了解Arweave在去中心化存儲市場中的地位。
目前去中心化存儲主要有以下幾個項目：
IPFS是較早的主打去中心化存儲的項目，其是一個分佈式文件存儲和分發協議，也僅僅處理文件的存儲與分發，所有節點都是自願提供存儲空間，在IPFS系統中缺乏激勵，所以就衍生出兩個“激勵層”Filecoin和Arweave。 Filecoin是IPFS團隊自主開發的項目，對節點提供FIL代幣的激勵，延續IPFS基於合約的去中心化存儲模式，Filecoin甚至激勵礦工存儲經過驗證的數據，在這一點上是優於Arweave的。
Sia同樣是基於合約的存儲，其與Filecoin和Arweave都不同的是，數據提供者不是礦工，降低了進入門檻，簡單性和可用性是其項目的標籤，根據The Block調研，其存儲的文件量僅為Filecoin的10%左右。而Storj與中心化的雲存儲項目更為類似，其只是一個供應側的激勵層，同樣是分佈式節點運營，節點用戶可以免費租用空間並且以STORJ令牌為工作收入，該項目的主張也是比傳統雲存儲服務更快，更便宜，更安全。
那麼讓我們來看看相關的一些數據，
圖及資源：The Block Research（2021.4）
除了機制與共識上的不同，Filecoin因為容量大但門檻低的特點在去中心化存儲賽道上屬於後來居上，很快地佔據了主要市場，這與早先IPFS的運營肯定也是分不開的。而Arweave創新的永久存儲和新的激勵機制，也在市場上佔有一席之地，並在存儲規模上與Filecoin不分伯仲（Arweave兼容IPFS成功引流了一部分用戶），但與Sia和Storj一樣在資金面上是遠低於Filecoin的。
團隊
投融與合作
Arweave是由頂級投融機構Techstars，Multicoin，Coinbase和a16z等投資的，背後資本實力雄厚。
總結
Arweave打造了一個一次付費，永久存儲，免費讀取，不可篡改的數據存儲同台。同時，Arweave還開發了REST API接口，可開發各種有文件存儲需求的應用，藉此打造屬於自身的生態。 Arweave的核心技術主要是實施在優化網絡效率上，不論是吞吐量還是網絡穩定性都有一定的保障，但“永不可篡改”是把雙刃劍，優在於防止了信息被惡意更改便於建立不可篡改的去中心化數據庫並對希望審查和挑戰其質量的人開放，劣在於要求開發者上傳的文件不能有任何錯漏，這勢必會造成網絡上存儲大量的廢棄文件。 Arweave一切都以“長遠”為目標，代幣經濟對投資者長期持有很有激勵，商業模式也是存儲將近10年以上Arweave才比較划算。
Arweave生態的打造，一是自身DAPP平台的搭建，二是與IPFS向後兼容即IPFS上構建的開發人員可以無縫過渡到Arweave並獲得永久存儲，三是生態合作即包括Solana和Opensea以及美國氣象局等等機構的大規模合作。生態也一起以“長遠發展”為目標，並在持續擴張中。
目前去中心化存儲的龍頭項目依然是Filecoin，Arweave創新的永久存儲和新的激勵機制使其在存儲規模上幾乎與Filecoin不分伯仲（Arweave兼容IPFS成功引流了一部分用戶），而其他項目Sia和Storj在資金面上是遠低於Filecoin的。
官網：https://www.arweave.org/
參考資料
Arweave 出版。 可在：https://www.arweave.org/technology#papers
約翰·丹托尼。 繪製 Arweave 的生態系統。 塊研究。 可在：https://www.theblockresearch.com/mapping-out-arweaves-ecosystem-118779
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來源：News區塊鏈前沿原創
