区块黑客
分布式存储区块链系统——那人类未来数据的基础设施？
摘要：因此大家说，仅有将区块链系统与分布式系统系统软件这二种分布式架构紧密结合，而不是单纯性的只应用区块链系统，才有可能完成数据信息的使用价值，而完成了能够应用分布式系统系统软件中的数据信息的区块链系统
Genaro创始人、趣派高新科技技术总监。曾为美国硅谷美信集成化企业的关键开发人员，并为三星出示优化算法，后投身区块链技术产品研发，是第一批区块链开发者和具有丰富多彩自主创新历经的技术性我们，工作经验涉及到区块链技术vm虚拟机、P2P储存、共识算法等众多最底层技术性。
人的每一次个人行为都是会当今世界造成一系列的纪录，一些是以记忆力的方法被记下来的，例如结婚周年发生什么事有意思的事；此外一些是以数据信息的方式被记下来的，例如在那一天，选购了哪些纪念物、在什么饭店就餐。
在网络时代，后面一种会被各种各样运用记下来，保存在企业的数据库查询中，再根据一系列的测算被应用。例如一个应用携程订酒店的人，会发觉订完酒店餐厅后送的优惠券恰好是自身要想消費的一些儿童游乐园区。
互联网企业根据运用客户数据信息来利润最大化企业的权益，假如一个人每个月的收益是15000元，在交货租金3000元后，全部的互联网企业都会根据对这个人数据的分析想办法将他裤兜剩余的12000元榨整洁。
这类方法早已渗入每一个人日常生活的每一个阶段，它从侧边体现出行为纪录是有数据价值的，客户的每一次个人行为都让互联网企业更掌握他本人的消费习惯和消費工作能力。
这种有使用价值的数据信息是被互联网企业立即完全免费取走并应用的，我们可以将那样的数据价值保存出来吗？用如今最时兴得话讲便是，可以用区块链技术试一下。
01
完成数据价值的基础设施建设
在我们提到数据价值的情况下，必须先小小测算一下数据信息的规模。假如每一个人一次消費造成80byte的纪录（依照透支卡和借记卡ETF80bytefile规定），每天每人按5次消費测算，只是测算两亿的全国城市人口数量，便会发觉每日造成的消费记录数据信息为80GB，依照互联网数据企业3个月上下刚开始肖像得话，则是7.2TB数据信息。那麼在消費频次、消費总数、数据信息积累时间提升的情况下，这类数据信息会以迅速的速率做到PB级別。
这种数据信息可以被一般实际意义上的区块链系统储存并解决吗？不可以。一般实际意义上的区块链系统，也就是说大部分的公链，它是那样一种分布式架构：系统软件中的每台电子计算机都必须储存一样的文档，以为了确保的作用。不言而喻，他们是没法出示PB级別的储存空间将数据价值保存在上面的。
因此 大家必须将数据储存在分布式存储区块链系统系统软件中，再根据区块链技术的清算多功能性完成数据价值。简易而言便是将储存布署在分布式系统系统软件中的另外，将情况留到区块链技术上，于己以后的解决和应用。
这在其中，分布式存储区块链系统就是指根据不一样的加密算法把数据储存起來，保证数据信息和链上的账户一一对应，在未来的应用中，运用不一样的数据加密计算方法对数据信息开展迅速的启用和解决，而在数据信息生产制造和测算时，都能够保证半密名的方法。相比于传统式互联网技术的Dropbox，由于融合了区块链技术来储存数据信息，在密匙的多功能性和当地私密以外，可以提升附加的解决作用插口，以考虑数据信息共享和测算的要求，进而协助数据信息能够更好地派发和扩展，完成数据信息的使用价值。
而「情况」则就是指数据来源及其数据信息的更改，或是数据信息计算的結果。将这种情况留到区块链技术上是为了更好地对其计算和更改能够追朔，那样能够更强的了解什么数据信息更有使用价值，并根据及时的清算得出相匹配的使用价值。
因此 大家说，仅有将区块链系统与分布式系统系统软件这二种分布式架构紧密结合，而不是单纯性的只应用区块链系统，才有可能完成数据信息的使用价值，而完成了能够应用分布式系统系统软件中的数据信息的区块链系统，是一种从设计方案到完成上面有别于一般公链系统软件的区块链系统。
但是，除开区块链系统与分布式系统紧密结合完成数据价值的方法以外，大家还能够从另一个视角探寻数据价值的完成，即仅用区块链技术做为清算帐簿，把数据信息放到当地，在进行当地测算后将結果放到区块链技术上。这时当地测算必须可信计算做为一个媒体，另外必须考虑到推测机难题，这些能够参照目前的可信计算新项目的解决方法。
02
详细说明「区块链系统」与「分布式系统系统软件」
为了更好地更清晰的了解出示分布式系统的区块链系统，大家先分析一下「区块链系统」和「分布式系统系统软件」。
区块链技术是根据分布式系统连接点的服务器资源，对各大网站全连接点开展储存同歩，并根据相对的的共识技术性确保內部连接点对储存內容变更的实效性，维护保养一个详细的可搜索的数据库查询。在这里系统软件中，储存的全是链内转化成帐户中间账户余额的变更或是总剩下，自然，更健全的一些系统功能也包含储存了好几个帐户对数据库查询中子账务的数据信息情况维护保养。
因而，该系统软件的关键作用是纪录情况的更改，随后同歩。对连接点而言，不论是PoW，PoS還是PoX，其关键的规定便是遵照特殊的网络投票标准，将新的变化同歩在全部连接点的储存中。
假如一个系统软件应用的是区块链技术构造，那麼它是不兼容客户本人数据信息，也就是说不兼容大家期待完成使用价值的数据信息的，区块链技术上的数据信息是帐户数据信息及其清算数据信息，这种数据信息是完全一致的储存到每一个连接点的。
那麼哪些也是分布式系统系统软件呢?
分布式系统系统软件是共享分布式系统连接点的服务器资源，根据文档一致性证实和纠删码校检技术性对数据储存方的数据信息开展分布式系统管理方法，各大网站的连接点并不维护保养同样的储存信息内容得到减少沉余的一种分布式架构（区块链系统中各大网站的连接点维护保养同样的储存信息内容）。
返回文中一开始提及的消費数据信息的事例，目前的互联网企业是根据数据信息的分布式存储区块链系统，根据RAFT和多级别灾备等方法，做适度备份数据来确保数据不遗失，创建起一个能存储海量信息，并高效率、低花销的系统软件。
换句话说在分布式系统系统软件这一一部分，基本上全部的企业都达到一个的共识，便是分布式系统是目前完成很多数据储存的最好是的一种方式。不管区块链技术存有不会有，分布式系统系统软件早已是一个相对而言相对完善、而且早已普遍用在具体日常生活的系统软件了。
03
出示分布式系统的区块链系统
在理清区块链系统和分布式系统系统软件这二种不一样的分布式架构后，大家然后探讨出示分布式系统的区块链系统。出示分布式系统的区块链系统是一种有别于一般公链的区块链系统，它是分布式系统+独特的区块链系统设计方案。
一个一般的区块链系统，其关键逻辑性取决于遮盖全部与帐户相关的买卖特性上，例如帐户（公与私钥）、帐户转帐（签字系统软件和的共识系统软件）、及其标准情况下的转帐（操作码和其相匹配的编码方法）。
而一个出示数据储存的区块链系统除开必须遮盖之上三个特性以外，因为其出示了储存特性，为了更好地保证储存的情况将来还可以对标准开展牵制，必须在其操作码上开展分辨逻辑性的加上，以确保将储存造成的情况、数据信息适用的情况都能在链上获得追朔，这就是我们必须对出示储存的区块链系统开展独特设计方案的缘故。
实际来讲便是，区块链技术是必须对特殊条件下的数据信息情况开展维护保养的，情况被维护起來才可以确保买卖恰当以后情况相对更改了。那麼假如分布式系统的情况沒有根据相对的设计方案与区块链系统融合得话，便会出現全自动实行的一个间隙，假如情况的间隙被别人运用得话，便会出現存储过程情况提早被纪录，或是落后被纪录，这会危害到区块链系统中余额，也就是造成了系统软件不安全的室内空间。
因而，出示分布式系统的区块链系统和一般公链系统软件不一样的一部分关键就反映在「情况」这些，纪录一些情况并做出帐户上的意见反馈。
此外，储存有关情况也促使区块链智能合约能够立即获得情况，进而能够设计方案出一个可以应用外界数据信息的子帐簿，那样在工程项目可以更强的系统化，也会减少客户因为推测机造成的链上财产损害的概率。
04
分布式系统系统软件的设计方案和挑戰
在详细介绍完基础的定义后，接下去详细介绍系统软件的设计方案和完成。为了更好地清楚，先探讨分布式系统系统软件的设计方案，再探讨出示分布式系统的区块链系统的设计。
分布式存储系统的设计主要解决三个问题：文件如何安全放入；文件如何安全存储；文件如何不被存储提供方「偷走」。
1.文件如何安全放入
把数据在客户端上传前做加密和分割，通过分布式存储的分发方式上传到存储提供方的空间内，通过相关的存储心跳检测来保证在用户需要数据的时候可以完整的取回。
在整个过程中，用户的数据在本地就已进行加密，用户不需要担心数据被偷窥以及存储提供方没有承担明文存储的风险。
2.文件如何安全存储
根据分布式存储的冗余存储原理，一般来说对应一个资源，如果要保证任意两个节点（N=2）掉线依旧不影响系统可用性，就需要维护2N+1个资源数。也就是说一份文件需要存给5台服务器。
按照12个节点为一个批次的设计，那么任意5个节点掉线是不影响可用性的，但是如果遭遇重放攻击，也就是加密后资源被不合理地配置，攻击节点是可以通过某些方法来阻止文件被安全召回的。这就需要对分发方式进行设计，来保障安全的存储。
此外在存储期间，可以通过相关的评分系统对节点质量进行评分，保证除了共识节点之外提供分布式存储服务的节点的质量。
3.文件如何不被存储提供方「偷走」
首先，数据是在用户本地机器上的客户端加密的，这样确保了上传之前的文件已经被加密，存储方是无法看到用户数据的。其次，在冗余存储的部分，每个存储提供方的通信目录中不会包含所有的文件碎片存储方，这样也一定程度上防止了共谋的可能性。
在解决了以上这三个问题后，该系统就能够被称为一个安全的分布式存储系统，可以提供分布式存储服务了。
在整个过程中，设计一个合理的分布式存储可取回校验方式是比较大的挑战，它的要求不只是通过问询达到返回结果的可靠，还要通过特殊方式预防重放攻击试探以及攻击，提高存储系统的可用性。
05
提供分布式存储的区块链系统的设计和实现
提供分布式存储的区块链系统主要面向两个对象，一是节点，通过提供存储参与分布式系统的建立，其参与的程度、节点质量的好坏主要反映在提供的存储上；二是使用者，通过智能合约获得存储的状态，并进行账户的收转账。
那么需要建立一个体系，在这个体系中，节点的存储质量决定了节点能否获得更优的收益，使用者可以在智能合约中使用存储的状态。该系统的特殊设计主要在两个部分，一个在技术部分，主要是解决使用功能性的问题；一个在治理部分，主要解决分布式服务供给方质量的问题。
从技术的角度，支持分布式存储的区块链系统需要的是对存储状态的更新，以及方便使用，所以需要在原有的虚拟机基础上，增添相应的操作码以及对应的状态逻辑，保证联动时不会造成状态泄露。
从治理的角度，由于使用了存储这种低功耗的资源，那么在共识上需要对PoS做修改，使用混合共识，节点除了抵押链上资产，还需要对存储系统进行相关的贡献才能出块。
这样做的好处是：由于存储本身无法产生特别大的收益，那么通过出块收益来补贴提供较大贡献的节点，能够激励节点提供稳定的存储。如果节点达不到出块标准，也可以通过共建出块节点的方式在链内部参与到节点建设中，保证可信任的抵押出块节点能够在出块的列表内。
除了上述两个角度之外，从经济模型的角度，需要在每一次存储量提升之后，通过帕累托分布对Staking条件进行微调，保证整个系统的抵押分布不会停滞在某一个存储阶段。一系列这样的调整和更新才能保证整个存储生态的正向发展。
06
数据的使用
支持分布式存储的区块链系统能够提供安全的方法存储并使用每个人生产的宝贵数据，并保证用户对其数据的所有权。只有在此基础上，才能进而通过工具，让用户获得这些属于他的数据的价值。
要实现数据的价值，涉及到如何对存储后的数据进行计算，以及将计算结果进行充分利用等等问题，需要借助于可信计算和更前沿的技术来实现，这是一个需要单独探讨的话题，本文将不做具体讨论。
在现阶段，系统中的数据可通过如下两种方法被使用：
1、智能合约。可记录状态的存储可以丰富智能合约的广度，智能合约在得到数据的支持后，能够产生新的用途，出现新的类型，进而可能带来全新的生态。
2、跨链。该系统可为其他的区块链系统提供分布式的数据存储服务，也可以对其他区块链的链上状态进行相关的再处理。
通过提供分布式存储的区块链系统，数据制造者可以维护自己生产的数据，这是一个开始，更进一步，数据制造者可以通过不同的的方法和渠道来实现数据的收益，与此同时，我们也可以通过这样的方式从机器人手中分享数据。
一个拥有自己数据的所有权，并能够实现数据自由交易的未来，是一个值得为之努力的更好的未来。
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