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title: "去中心化存储网络入门"
description: "定义、优势与网络评测"
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# 去中心化存储网络入门

人类在数据存储方式上已经历了漫长的演变，早已不再局限于物理硬件。在现代计算中，云存储——一种将信息存储在远程位置的系统——已成为托管文件、网站和应用程序的默认选择。

云存储让个人和企业免于管理存储基础设施，带来了诸多好处。然而，其中心化的数据管理方式也给用户带来了新的风险，包括审查、隐私侵犯、数据窃取以及信息完整性差等问题。

为解决中心化数据存储的问题，一些人转向了区块链技术。基于区块链的存储，即"去中心化存储"系统，提供了一种高效、健壮、可扩展、安全且具有成本效益的信息存储方式。

本文将介绍去中心化存储网络，探讨去中心化存储模型的运作方式、它能带来的好处，以及常见的区块链存储服务。

## 去中心化存储如何运作？

去中心化存储模型通过在点对点网络中的不同参与者之间分担存储信息的责任来运作。这与中心化存储不同，后者将一份信息存储在单一服务器上。

通过在多个节点\(计算机\)上冗余存储信息，去中心化存储保护了信息的可访问性和安全性。如果某个节点无法提供所请求的内容，同样的信息可以从其他存储节点中检索到。

与之相对的是，中心化存储系统将文件保存在一个位置——如果服务器下线，信息就无法访问。中心化存储还引入了单点故障，恶意行为者可以从服务器窃取信息，或通过拒绝服务\(DoS\)攻击阻止访问。

许多去中心化存储服务的设计参照了去中心化区块链，这意味着用户可以以无需信任、匿名且安全的方式进行交易。这些平台使用密码经济激励机制，确保每个人都能为生态系统做出积极贡献。

去中心化存储模型基于这样一个理念：并非所有人都会用完自己设备上的存储空间。因此，个人有动力将闲置的硬盘空间出租给其他用户，以换取报酬。

通常，去中心化存储市场使用基于区块链的智能合约来促成用户与存储提供者之间的交互。这些智能合约通常会定义以下部分或全部内容：

- 用户希望存储的信息大小
- 存储提供者有义务保存信息的时长
- 支付给存储提供者的报酬，以换取其服务

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  alt="去中心化存储网络示意图,展示文件如何分布在点对点节点上"
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  caption="来源"
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与区块链类似，去中心化存储平台运行在分布式架构上。因此，它们需要一种共识机制来维持系统正常运作，并对特定行为进行惩罚或激励。

为此，大多数去中心化存储系统使用某种形式的存储证明\(PoStorage\)共识算法。以[Filecoin](https://www.alchemy.com/dapps/filecoin)为例，其存储证明机制根据矿工为网络贡献的数据存储量来选择矿工。该机制还使用随机验证系统来确认矿工是否确实按承诺持有数据。

在去中心化云存储\(DCS\)平台上存储信息的流程，与传统云存储提供商（如Google Drive、Amazon Web Services\(AWS\)或Dropbox）有所不同：

首先，上传的文件会使用密码学哈希机制进行加密，然后被拆分成若干片段\(分片\)。接着，这些片段会被冗余存储在网络中不同的存储节点上。要检索文件时，用户会使用内容哈希请求文件，并将返回的片段重新组装以还原原始信息。

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  alt="将文件保存至去中心化云存储(DCS)"
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## 使用去中心化存储的六大好处

去中心化云存储\(DCS\)具有以下六大优势：

### 1. 安全性

信息安全是个人、企业以及[去中心化应用](https://www.alchemy.com/dapps/top/defi-dapps)开发者需要考虑的关键因素。中心化存储系统几乎无法提供强有力的安全保障。事实上，使用传统云存储反而会使用户信息面临安全风险。

传统云存储服务大多将信息集中存储在全球少数几个数据中心。然而，这些数据聚集地恰恰成了恶意行为者的攻击目标，他们可以借此[窃取存储的信息](https://www.csoonline.com/article/2130877/the-biggest-data-breaches-of-the-21st-century.amp.html)。攻击者也很容易通过[DoS攻击](https://www.cloudflare.com/learning/ddos/famous-ddos-attacks/)向服务器发送垃圾请求，或劫持管理员权限，从而阻止用户访问信息。

去中心化存储受益于区块链技术的安全保障，提供了更安全的存储替代方案。信息的副本由网络中的多个节点持有，从而消除了单点故障。此外，由于DCS网络的分布式架构，理论上窃取用户数据或限制访问是不可能的。

这对用户有以下几方面的影响：

个人可以信任自己的数据被安全存储，不会遭受未经授权的控制。企业将减少对客户信息安全的担忧，能够提前预防恶意攻击和代价高昂的数据泄露。DApp开发者则可以构建健壮、安全且抗审查的应用程序和网站。

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  alt="按泄露记录数排名的史上十大数据泄露事件图表"
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### 2. 效率

现代云存储虽然带来了一定的好处，但效率并非其中之一。这些平台仍然依赖全球少数几个数据中心向全世界用户传送内容，由此形成的存储模型效率低下，使信息检索并不理想。

偏远地区的用户由于距离数据中心较远，可能需要消耗更多带宽才能下载信息。这不仅会带来更高的连接成本，还会影响下载速度。

由于中心化存储采用的客户端-服务器架构，此类系统容易发生服务故障。当过多用户试图访问同一服务器，或物理硬件出现故障时，就可能发生这种情况。Facebook在[2021年的宕机事件](https://www.theverge.com/2021/10/4/22708989/instagram-facebook-outage-messenger-whatsapp-error)、GitHub在2020年的[长时间中断](https://www.theverge.com/2020/6/29/21306674/github-down-errors-outage-june-2020)，以及微软在2020年出现的[长达数周的停机问题](https://www.zdnet.com/article/microsoft-cloud-services-outages-continue-into-week-two/)，都印证了中心化数据管理的低效。

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  alt="《纽约时报》关于2021年Facebook宕机事件的报道标题"
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去中心化存储的不同之处在于，它使用点对点网络来共享文件。每个节点都可以存储、请求或向其他用户发送信息。因此，某一个节点\(即"小型服务器"\)的丢失不会影响整个系统。这让用户确信，信息将始终可用，不会中断。

得益于存储节点的全球分布，去中心化存储平台能够为用户降低带宽使用量。DCS用户无需向远方服务器发送信息请求，而是可以连接附近的节点来共享文件。

结果是什么？更快的文件检索速度，以及更低的带宽成本支出。

### 3. 更低的数据存储成本

传统云存储的另一个问题在于使用成本高。许多情况下，存储服务是通过固定的价格方案提供的——这使得开发者不得不为未使用的存储空间付费。缺乏替代方案且供应商锁定现象普遍，进一步加剧了这一问题。

去中心化存储通过按使用量付费的方式解决了这一问题。用户可以自主控制向存储节点支付多少费用来存储文件，从而有可能降低开发者的存储成本。

此外，DCS提供商会奖励那些出租闲置存储空间的人。这意味着去中心化应用\(dApp\)用户可以支付更低的费用，因为存储提供者无需承担运营专用数据中心的开销。

### 4. 无需信任

使用云存储解决方案时，你实际上是在信任该公司会妥善保管你的信息并确保其可用。但作为Web3开发者，你可能已经了解将信任托付给中心化中介所带来的风险。

文件可能会莫名其妙地从服务器上消失，网站可能被审查，应用程序也可能被恶意政府关停。区块链技术消除了对信任的需求，这使得开发者使用去中心化存储成为必要之举。

许多DCS平台内置了智能合约等机制，以确保存储提供者和用户遵守约定。例如，Filecoin[使用复制证明\(PoRep\)和时空证明\(PoSpacetime\)协议](https://filecoin.io/blog/posts/what-sets-us-apart-filecoin-s-proof-system/)来验证节点是否按约定持有已存储文件的副本。

有了面向开发者的去中心化存储，你无需信任任何人也能确保文件、应用程序或网站保持可访问。只要平台在运行，你的信息就随时可以按需提供。

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  alt="Filecoin证明机制示意图,用于验证存储节点持有用户数据副本"
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### 5. 隐私性

"隐私"与"中心化云存储"这两个词很少能很好地兼容。如前所述，中心化服务器经常成为协同黑客攻击的目标，导致敏感信息[丢失和被盗](https://www.propublica.org/article/identity-theft-surged-during-the-pandemic-heres-where-a-lot-of-the-stolen-data-came-from)。但问题不仅仅出在服务器上，更在于缺乏保护隐私的功能。

大多数去中心化存储服务使用加密来防止信息被未经授权访问。此外，它们都使用分片机制将文件拆分成多个片段，由随机分配的节点持有。

这对隐私有以下几个好处。首先，只有密钥的持有者——也就是你本人——才能解密文件。其次，任何单个节点都无法访问完整的文件。不过，你可以选择获取各个文件分片并重新组装文件。

隐私是Web3用户高度关注的问题，去中心化应用开发者至少应该做到让用户确信自己的信息不会被窥探。因此，去中心化云存储是[Web3开发栈](https://www.alchemy.com/overviews/web3-stack)的核心组成部分。在中心化存储基础设施上构建dApp，无论从哪个角度看都违背了去中心化的初衷。

### 6. 信息完整性

在使用中心化存储提供商时，你很可能会遇到的一个常见问题是信息完整性差。据[Digital Guardian](https://digitalguardian.com/blog/what-data-integrity-data-protection-101)介绍，数据完整性是指"\[数据\]在其生命周期内的准确性和一致性\(有效性\)"。该文还指出："毕竟，被破坏的数据对企业而言用处不大，更不用说敏感数据丢失所带来的风险。"

中心化数据管理无法保证数据完整性，原因很简单：这种存储方式采用的是"以位置为中心"的方式。要查找文件，你需要一个指向其存储位置的URL，即统一资源定位符。

以这张图片的链接为例：[https://example.com/dog.jpeg](https://example.com/dog.jpeg)

我们假设这个链接指向的是一张可爱小狗的图片存储位置。但如果情况并非如此呢？

你无法得知文件是否被移动过，也无法判断文件是否因人为失误或恶意行为而被更改或替换。这就是为什么用户经常会遇到链接失效\(404错误\)，或者获得与预期截然不同的文件。

如果你正在Web3领域进行开发，你会希望确保诸如NFT元数据之类的数据能够永久保持完整性。去中心化存储能够实现这一点，因为它们在信息存储和检索上采用的是"以内容为中心"的方式。

以内容为中心的方式意味着DCS平台通过内容而非位置来定位资源。每个文件都会经过哈希算法处理，生成的哈希值\(一长串字母和数字\)将作为其独一无二的"指纹"，即内容标识符\(CID\)。

用户可以使用CID来查找信息，而不是依赖不可靠的URL。借助CID，你可以向网络中的节点请求特定文件——这也促进了准确性，因为你可以将CID与收到文件的哈希值进行比对核实。

更重要的是，这种方式可以消除诸如Web3用户遇到的[NFT丢失](https://interestingengineering.com/nfts-are-mysteriously-disappearing-heres-how)之类的问题。凭借精心设计的激励结构，DCS提供商能够确保你的文件尽可能长久地保持完整。

这里有一份指南：[如何使用IPFS铸造NFT](https://www.alchemy.com/docs/how-to-interact-with-erc-721-tokens-in-solidity)。

## 有哪些较受欢迎的去中心化存储网络？

### 星际文件系统\(IPFS\)

[星际文件系统\(IPFS\)](https://docs.ipfs.io/concepts/what-is-ipfs/)是一种点对点文件共享协议，旨在解决互联网脆弱的数据存储架构问题。IPFS采用"内容寻址"方式，即通过内容而非位置来定位信息，从而保持信息的完整性和可用性。它还使用加密技术来保护用户隐私。

IPFS平台上的节点可以自主选择只存储自己感兴趣的文件——因此并不能保证你的信息一定可被访问。不过，你可以使用"锁定\(pinning\)"服务来激励IPFS节点让你的数据保持在线——[Pinata](https://www.pinata.cloud/)、[nft.storage](https://nft.storage/)和[Crust](https://wiki.crust.network/docs/en/buildFileStoringWithGWDemo)都是不错的选择。

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  alt="InterPlanetary File System(IPFS)官网首页,该协议用于点对点文件共享"
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### Filecoin

[Filecoin](https://filecoin.io/)由IPFS背后的团队\(Protocol Labs\)创建，是一条专注于去中心化数据管理的区块链。你可以将Filecoin理解为构建在IPFS平台之上的激励层。

使用Filecoin时，你可以用网络代币\(FIL\)向节点付费，让其在特定时间段内保存你的文件。期限到期后，你需要续费。Filecoin使用诸如复制证明之类的随机检查机制来审计节点，向用户保证其数据仍然可用。

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  alt="Filecoin官网首页,介绍其去中心化存储网络"
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### Arweave

[Arweave](https://www.arweave.org/)是一个雄心勃勃的项目，致力于为用户打造一个"全球硬盘"，用于永久存储应用程序、网站及其他有价值的信息。用户使用AR代币向存储提供者支付存储空间费用，并可以随时请求获取信息。

对于需要去中心化存储的个人、开发者和企业而言，Arweave是一个出色的解决方案。由于它拥有专属区块链，内置激励机制和共识机制\(访问证明\)，Arweave提供了一个安全的信息存储系统。

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  alt="Arweave官网首页,宣传其永久性去中心化数据存储"
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### Storj

作为一个去中心化存储市场，[Storj](https://www.storj.io/)将拥有多余带宽和存储容量的人与需要廉价、便捷、私密文件存储的人连接起来。Storj的用户和存储提供者使用STORJ这一ERC-20代币进行交易。

Storj面向需要定制化存储方案的开发者、企业及其他实体。你可以根据自身需求选择最合适的存储方案，从而减少因存储空间闲置而浪费的资金。

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  alt="Storj官网首页,展示其去中心化云存储市场"
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### Sia

与其他DCS提供商类似，[Sia](https://docs.sia.tech/)通过奖励个人将闲置硬盘空间出租给用户来运作。在Sia市场上提供存储服务的用户，会以该平台的实用型代币Siacoin\(SIA\)的形式获得奖励。

Sia网络具有高度去中心化的特性，能够抵御停机或审查企图。这使用户能够安全地存储信息，同时保持对自身数据的掌控。

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  alt="Sia官网首页,介绍如何使用Siacoin租用去中心化存储空间"
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## 结语

随着对数据隐私、完整性和安全性需求的增长，对去中心化存储网络的需求也将随之上升。去中心化云存储提供商有望开创一个信息存储高效、廉价、可靠且安全的新时代。

通过为开发者和初创公司提供灵活的定价方案，DCS服务降低了转嫁给终端用户的成本。而这类平台[无需许可](https://www.alchemy.com/overviews/permissionless-vs-permissioned-blockchains)的特性，意味着任何人都可以成为存储提供者，从而支持去中心化网络这一愿景的实现。