作者：Arweave Oasis
經過先前多篇關於Arweave 共識機制迭代文章的「前情鋪墊」。相信關注Arweave 的朋友肯定對這個協議的共識機制有了比較直觀的了解。但筆者自己卻總有一個小小的疑惑：既然2.6 版本那麼具有里程碑意義，為什麼它的共識機制卻沒有一個具體的命名呢？ （我之前用的是限速版SPoRA 機制來命名）。帶著這個問題，我與Arweave 官方的核心共識機制工程師作了深度的討論，得知SPoRes 簡潔複製證明其實就算是Arweave 2.6 的共識機制名稱。
好吧，那也意味著官方在2023 年12 與26 日發布的題為《Arweave: The Permanent Information Storage Protocol》的第17 版白皮書基本就是Arweave 2.6 的官方解釋文件，只不過那時的版本號已經到了2.7.0。好消息是先前《一文讀懂Arweave 的共識機制迭代歷程》《Arweave 2.6 也許更符合中本聰的願景》這兩篇文章，基本上涵蓋了Arweave 機制的重要內容。對於想淺嚐的朋友來說這些就夠了。
但我還是決定對第17 版白皮書做一些更深入的逐章解讀，這對於高階Arweave 參與者來說很有必要。因為如果你讀過它，那滿坑滿谷的數學公式與建模論證會讓人望而卻步，不過也許這才是協議之美的最佳表達。
跨越空間與時間
印刷術之於人類文明有著深遠的影響。它的出現讓人類訊息的傳播與膨脹速度急劇增加，直到20 世紀末互聯網的出現讓其達到了頂峰。訊息的高效傳播讓社會透明度增加並促成了個體意識的覺醒。儘管如此，網路仍受中心化機構的控制與審查，由於中心化分發意圖操縱訊息流傳播的原因而導致的資訊繭房是目前人類個體面臨的最大問題。每年都會有一定比例的有用資訊因此而遺失。
Arweave 的誕生就承載了解決問題的使命。在其白皮書開篇，明確定義了Arweave 協議為：
在空間和時間兩個維度中以去中介化（Disintermediated）的形式傳輸資訊的協定。
這裡提到了兩個維度：空間與時間。區別於地球上99% 的數據儲存服務，它就像是一顆「時間膠囊」，不僅承載著資訊數據，還將時間這個重要維度加入其中。
將這兩者結合之後，Arweave 協定的形態就成為了一個永久性的資訊儲存系統。 「永久性」這個詞有多種定義：《牛津英語詞典》將其定義為「持續存在或無限期保持不變」，而《韋氏字典》則將該詞定義為「繼續或持久存在，無基本或顯著變化」。
基於這兩個對永久性的定義，Arweave 應該是在以最大可能的期限範圍內儲存數據，且數據不能發生任何變化。為了實現這個目標，Arweave 的協議由需要有三個核心原則：
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加密儲存證明：一個簡潔的加密證明系統，用於驗證資料的複製和可存取性。
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儲存保險基金：一個可預測的、自執行的保險基金，利用隨時間發展而發生的技術進步帶來的通貨緊縮效應來支付永久儲存的費用。
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激勵演化：透過產生和獎勵非強制性的網路升級，允許協議長期具有健康的迭代機制。
而實現它們的主要方式是透過「簡潔複製證明SPoRes」這一全新的區塊鏈共識機制來達成目標，這是一個能夠以最大化去中心化程度的同時，還保持最小化計算成本與頻寬需求的協議。它和與之配合的儲存保險基金一同建構了一個激勵資料複製儲存的模式，讓網路得以完全以自主、透明和可預測的方式持續運作數百年。
對中本聰共識的調整
去中心化共識是分散式運算的一個子領域，它涵蓋了對網路中的參與者，即使是有競爭關係的參與者，也能就某一個狀態達成一致協議的重要研究。這個子領域隨著比特幣「中本聰共識」的出現而獲得廣泛的關注，該機制首次允許在競爭和無需許可的環境中達成一致共識。由於這項創新，比特幣創造了第一個不依賴中心化人類行為者來管理貨幣政策的數位貨幣，並且已經很好地運作了10 多年。
Arweave 從比特幣工作量證明機制中獲得共識的靈感，並對其進行了一些調整，讓其符合網路內資訊的永久性儲存的目標。
Arweave 是一個由「節點」組成的全球去中心化共識系統，這些節點共同儲存上傳到系統的所有資料的多個副本。希望在Arweave 上儲存資訊的用戶向網路的儲存基金支付一次性的儲存費用，並透過將資料傳輸給網路內的節點來上傳相應的資料。每當某個節點成功挖掘（確認）出一個區塊時，節點們就會定期對新進入全球分散式資料庫網路中的資料達成共識。一個區塊中包含一個交易列表，每個交易都包含了要儲存到網路中的新數據，或者是其數位貨幣$AR 的轉帳交易，或者兩者都有。挖礦是指每個節點在接受新資料進入網路的同時，也驗證先前上傳資料的儲存狀況的一個過程。節點在確認包含交易的區塊後，便從網路中的其他節點「拉取」他們想要複製以進行挖礦的資料。
協議設計的原則
此協議設計的兩個主要原則是：
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極簡主義：協議設計旨在保持直接和最小程度的主觀判斷，以促進盡可能廣泛的網路共識。 Arweave 僅在建立其資料結構和演算法時使用了經過良好測試的加密原語。
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透過激勵進行最佳化：協議不是以規定其所期望的行為為主要目標，而是以激勵參與者達成其理想結果為主要目標。所以實現這些結果的具體機制將是自然產生，並隨時間演化的。
Arweave 協定只專注於永久且可擴展的資料儲存這個願景，在這種極簡且專注的設計原則之下，使得建立在協定之上的應用層有高度的可擴展性和可組合性，網路的應用範圍也變得更加廣泛且多樣化。這在近幾年中催生了大量去中心化智慧合約平台、資料庫和應用程式。此外，Arweave 的高效證明系統對硬體和頻寬的要求極低，最大化了網路的參與度和去中心化程度。
比特幣中高效挖礦的激勵措施已促成了計算哈希速度的顯著提升以及成本的降低，而以激勵為促進優化的方式也非常有效。我們以比特幣網路為例，比特幣獎勵礦工發現一個隨機數（nonce），該數與一個候選區塊一起，產生一個低於某個特定值（難度係數）的哈希值。這激勵了礦工不斷尋找以最低成本計算最大數量哈希值的方法，所以就有了專用ASIC 礦機的發展，自2011 年以來，每秒可計算的哈希數暴增了10^13 倍。比同周期內的摩爾定律（10^10）成長速度還要快。此外，這也導致了同期比特幣網路中每個哈希的成本下降了100 萬倍，具體曲線可見圖示。因此，基於這種原則的啟發，我們在Arweave 協議中，將比特幣的激勵機制調整為以激勵參與者優化解決儲存證明和數據傳輸問題的解決方案。
這就是Arweave 協議背後基於空間與時間考量的機制設計原則。下一篇文章將系統性地解讀白皮書中非常核心的部分——儲存的加密證明是如何實現的。
引用連結
1. 白皮書地址：
https://www.arweave.org/files/arweave-lightpaper.pdf