去中心化儲存網路入門

人類在資料儲存上已經走過了很長的路，從實體硬體儲存演進至今。在現代運算中，雲端儲存——一種將資訊儲存在遠端位置的系統——已成為託管檔案、網站和應用程式的預設選項。

雲端儲存讓個人和企業不再需要自行管理儲存基礎設施，帶來了諸多好處。然而，其集中式的資料管理方式也為使用者帶來新的風險，包括審查、隱私侵犯、資料竊取，以及資訊完整性不佳等問題。

為解決集中式資料儲存的問題，部分人轉向區塊鏈技術。基於區塊鏈的儲存，或稱「去中心化儲存」系統，提供一種高效、穩健、可擴展、安全且具成本效益的資訊儲存方式。

本文將介紹去中心化儲存網路。我們將探討去中心化儲存模式的運作方式、其帶來的優勢，以及常見的區塊鏈儲存服務。

去中心化儲存如何運作？

去中心化儲存模式的運作方式，是將儲存資訊的責任分散給點對點網路中的不同參與者共同承擔。這與集中式儲存不同——集中式儲存將一份資訊儲存在單一伺服器上。

透過在多個節點（電腦）之間冗餘儲存資訊，去中心化儲存能保護資訊的可存取性和安全性。若某節點無法提供所請求的內容，仍可從其他儲存節點取得相同資訊。

相較之下，集中式儲存系統將檔案儲存在單一位置——若伺服器離線，資訊便無法存取。集中式儲存還會帶來單點故障的問題，惡意行為者可從伺服器竊取資訊，或透過拒絕服務（DoS）攻擊來封鎖存取。

許多去中心化儲存服務的模式仿照去中心化區塊鏈，也就是說使用者可以以無需信任、匿名且安全的方式進行交易。這些平台使用加密經濟激勵機制，確保每個人都能對生態系統做出正面貢獻。

去中心化儲存模式建立在一個概念之上：並非所有人都會用盡自己裝置上的儲存空間。因此，個人有動機將自己閒置的硬碟空間出租給使用者，以換取報酬。

一般來說，去中心化儲存市場會使用區塊鏈驅動的智能合約，來促成使用者與儲存供應商之間的互動。這些智能合約通常會定義以下部分或全部內容：

• 使用者想要儲存的資訊大小
• 儲存供應商需保留資訊的期限
• 支付給儲存供應商作為服務報酬的補償

與區塊鏈一樣，去中心化儲存平台運行在分散式架構之上。因此，它們需要共識機制來維持系統運作，並對特定行為進行懲罰或激勵。

為此，大多數去中心化儲存系統會使用某種形式的儲存證明（PoStorage）共識演算法。最為人所知的例子是 Filecoin 所採用的方式，儲存證明會根據礦工對網路貢獻的資料儲存量來選出礦工。該機制還使用隨機驗證系統，確認礦工是否確實如承諾所述持有資料。

在去中心化雲端儲存（DCS）平台上儲存資訊的過程，與傳統雲端儲存供應商（如 Google Drive、Amazon Web Services（AWS）或 Dropbox）不同：

首先，上傳的檔案會透過加密雜湊機制加密，然後拆分成多個片段（分片）。接著，這些片段會冗餘地儲存在網路中不同的儲存節點上。要取回檔案時，使用者會使用內容雜湊來請求檔案，並將取回的片段重新組合成原始資訊。

使用去中心化儲存的六大優點

去中心化雲端儲存（DCS）提供以下六大優勢：

1. 安全性

資訊安全對個人、企業和去中心化應用程式開發者而言，都是一項重要考量。集中式儲存系統很難提供穩健的安全保障。實際上，使用傳統雲端儲存反而讓使用者資訊暴露於安全風險之中。

傳統雲端儲存服務大多將資訊儲存在全球少數幾個資料中心。然而，這些資料重鎮正是惡意行為者眼中的蜜罐，讓他們能有效地竊取儲存的資訊。透過對伺服器發動DoS 攻擊或劫持管理員權限，也很容易讓使用者無法存取資訊。

去中心化儲存受益於區塊鏈技術的安全保障，提供更安全的儲存選項。資訊副本由網路中的多個節點持有，消除了單點故障的問題。此外，由於 DCS 網路採用分散式架構，理論上竊取使用者資料或限制存取權限是不可能的。

這對使用者有以下幾點意義：

個人可以信任自己的資料被安全地儲存，且不受未經授權的控制。企業能減少擔憂客戶資訊安全的時間，並提前防範惡意攻擊和高昂的資料洩露事件。DApp 開發者則能建立穩健、安全且抗審查的應用程式和網站。

2. 效率

雖然現代雲端儲存帶來了一些好處，但效率並不是其中之一。這些平台仍依賴全球少數幾個資料農場，向世界各地的使用者傳送內容。結果是一種效率不佳的儲存模式，讓資訊取回變得不太理想。

偏遠地區的使用者可能需要耗用更多頻寬來下載資訊，因為他們離資料中心較遠。這不僅會產生更高的連線成本，也會影響下載速度。

由於集中式儲存採用客戶端-伺服器架構，這類系統容易發生服務故障。這可能發生在太多使用者同時嘗試存取同一台伺服器，或實體硬體發生故障時。Facebook 在 2021 年的當機事件、GitHub 在 2020 年的長時間服務中斷，以及微軟 2020 年長達數週的停機問題，都證明了集中式資料管理的低效率。

去中心化儲存的不同之處在於，它使用點對點網路來共享檔案。每個節點都可以儲存、請求或向其他使用者傳送資訊。因此，失去一個節點（即一台「迷你伺服器」）不會影響整個系統。這讓使用者確信資訊將始終可用，不會中斷。

得益於儲存節點的全球分布，去中心化儲存平台能為使用者降低頻寬使用量。DCS 使用者不需將資訊請求傳送到遙遠的伺服器，而是可以連接鄰近節點來共享檔案。

結果是什麼？更快的檔案取回速度，以及更低的頻寬成本花費。

3. 更便宜的資料儲存

傳統雲端儲存的另一個問題，與其高昂的使用成本有關。在許多情況下，儲存服務是以固定的定價方案提供——導致開發者必須為未使用的儲存空間付費。而選擇有限、供應商鎖定的情況普遍存在，更加惡化了這個問題。

去中心化儲存以按用量付費的方式解決了這個問題。使用者可以自行控制要為儲存節點儲存檔案支付多少費用，這有可能降低開發者的儲存成本。

此外，DCS 供應商會獎勵人們出租未充分利用的儲存空間。這意味著去中心化應用程式（dApp）使用者可以支付較低的費用，因為儲存供應商不需承擔營運專用資料中心的間接成本。

4. 無需信任

使用雲端儲存解決方案時，你必須信任該公司會保持你的資訊完整且可存取。但作為 Web3 開發者，你很可能了解將信任放在集中式中介機構身上的風險。

檔案可能神秘地從伺服器上消失，網站可能遭到審查，應用程式也可能被不法政府關閉。區塊鏈技術消除了對信任的需求，這也讓開發者需要去中心化儲存。

許多 DCS 平台內建了機制（如智能合約），確保儲存供應商和使用者遵守協議。例如，Filecoin 使用複製證明（PoRep）和時空證明（PoSpacetime）協議，以驗證節點是否確實依約持有所儲存檔案的副本。

使用開發者取向的去中心化儲存，你不需要信任任何人來保管你的檔案、應用程式或網站的可存取性。只要平台持續運作，你的資訊就永遠準備好在請求時提供服務。

5. 隱私

「隱私」和「集中式雲端儲存」這兩個詞很少能相處融洽。如前所述，集中式伺服器經常成為協同攻擊的目標，導致敏感資訊的遺失和竊取。但問題不僅限於伺服器本身，更歸結於缺乏保護隱私的功能。

大多數去中心化儲存服務使用加密技術，防止資訊遭到未經授權的存取。此外，它們都使用分片機制，將檔案拆分成多個片段，由隨機分配的節點持有。

這對隱私有幾項好處。首先，只有加密金鑰的持有者——也就是你——才能解密檔案。其次，沒有任何節點能存取完整的檔案。不過，你可以選擇取得各個檔案分片，並重建整個檔案。

隱私對 Web3 使用者而言是一項重大考量，任何去中心化應用程式開發者至少要能向使用者保證，他們的資訊不會遭窺探。因此，去中心化雲端儲存是Web3 開發技術堆疊的核心部分。在集中式儲存基礎設施上建構 dApp，在任何意義上都違背了去中心化的初衷。

6. 資訊完整性

使用集中式儲存供應商時，你很可能會遇到的常見問題之一，就是資訊完整性不佳。根據 Digital Guardian 的說法，資料完整性指的是「資料在其生命週期中的準確性和一致性（有效性）」。它還補充道：「畢竟，遭到破壞的資料對企業幾乎沒有用處，更不用說敏感資料遺失所帶來的風險。」

集中式資料管理無法保證資料完整性，原因很簡單——這種儲存方式採用「以位置為中心」的方法。要找到一個檔案，你需要一個指向其儲存位置的 URL（Universal Resource Locator，通用資源定位符）。

以這張圖片的連結為例：https://example.com/dog.jpeg

我們假設這個連結指向的位置儲存著一張可愛小狗的圖片。但如果情況並非如此呢？

你無法得知該檔案是否已被移動，也無法判斷檔案是否已被更改或替換——無論是因為人為錯誤還是惡意行為。這就解釋了為何使用者常會遇到失效連結（錯誤 404），或取得與預期完全不同的檔案。

如果你正在建構 Web3 應用，你會希望像 NFT 中繼資料這類資料能永久保持完整性。去中心化儲存能實現這一點，因為它們採用「以內容為中心」的方式來進行資訊儲存和取回。

以內容為中心的方式意味著 DCS 平台是依據內容而非位置來定址資源。每個檔案都會經過雜湊演算法處理，產生的雜湊值（一長串字母和數字組成的字串）作為該檔案獨一無二的「指紋」，即內容識別碼（Content Identifier，CID）。

使用者不需仰賴不可靠的 URL，而可以使用 CID 來尋找資訊。有了 CID，你可以向網路中的節點請求特定檔案——而且它能提升準確性，因為你可以將 CID 與收到檔案的雜湊值互相核對。

更重要的是，這種方法能消除 Web3 使用者所面臨的NFT 遺失等問題。透過設計良好的激勵結構，DCS 供應商能確保你的檔案盡可能長久地保持完整。

以下是一篇關於如何使用 IPFS 鑄造 NFT的指南。

有哪些較受歡迎的去中心化儲存網路？

星際檔案系統（IPFS）

星際檔案系統（InterPlanetary File System，IPFS）是一種點對點檔案共享協定，旨在解決網際網路脆弱的資料儲存架構問題。IPFS 使用「內容定址」，依內容而非位置來定址資訊，藉此保護資訊的完整性和可用性。它也使用加密來保護使用者隱私。

IPFS 平台上的節點可以選擇只儲存自己感興趣的檔案——因此無法保證你的資訊一定能被存取。不過，你可以使用「釘選（pinning）」服務，激勵 IPFS 節點讓你的資料保持在線上——Pinata、nft.storage 和 Crust 都是不錯的選擇。

Filecoin

由 IPFS 團隊（Protocol Labs）打造的 Filecoin，是一個專注於去中心化資料管理的區塊鏈。你可以將 Filecoin 視為建構在 IPFS 平台上的激勵層。

透過 Filecoin，你可以使用網路的代幣（FIL）向節點付費，讓其在特定期間內保存你的檔案。若期限到期，你需要重新支付費用以續約。Filecoin 使用如複製證明等隨機檢查機制來稽核節點，讓使用者確信自己的資料仍然可用。

Arweave

Arweave 是一個雄心勃勃的專案，旨在建構一個「全球硬碟」，讓使用者能無限期儲存應用程式、網站及其他有價值的資訊。使用者以 AR 代幣向儲存供應商支付儲存空間的費用，並可在需要時隨時請求資訊。

對於需要去中心化儲存的個人、開發者和企業而言，Arweave 是一個絕佳的解決方案。由於它擁有專屬的區塊鏈，內建激勵機制與共識機制（存取證明），Arweave 提供了一套安全的資訊儲存系統。

Storj

作為去中心化儲存市場，Storj 將擁有額外頻寬和儲存容量的人，與需要便宜、可存取且私密的檔案儲存服務的人連結起來。Storj 的使用者和儲存供應商透過 ERC-20 代幣 STORJ 進行交易。

Storj 的目標客群是需要客製化儲存解決方案的開發者、企業和其他實體。你可以選擇最適合自身需求的儲存方案，從而減少浪費在未充分利用的雲端儲存上的資金。

Sia

與其他 DCS 供應商一樣，Sia 的運作方式是獎勵個人將閒置的硬碟空間出租給使用者。那些在 Sia 市場上提供儲存服務的人，能以平台的實用代幣 Siacoin（SIA）形式獲得獎勵。

Sia 網路具有高度去中心化，能抵禦服務中斷或審查企圖。這讓使用者能安全地儲存資訊，同時保有對自身資料的控制權。

結語

隨著對資料隱私、完整性和安全性的需求持續增長，去中心化儲存網路的需求也將隨之增加。去中心化雲端儲存供應商能開啟一個新時代，讓資訊儲存變得高效、便宜、可靠且安全。

透過為開發者和新創公司提供靈活的定價方案，DCS 服務能降低轉嫁給終端使用者的成本。而這類平台無需許可的特性，意味著每個人都能成為儲存供應商，進而支持去中心化網路的願景。