PPIO去中心化存儲的了解和記錄

目錄

• 介紹
• FileCoin
• P2P技術給去中心化雲存儲的好處
• 剩余資源的再次使用
• 市場競爭會激發民間的智慧
• PPIO的2種冗余模式
  • 全副本模式
  • 糾刪副本模式
• 為什么PPIO要設計支付代理節點？
• 一些原則
• 節點理解
• PPIO飛輪效應
• PPIO飛輪效應, 我的理解
• 三個階段(一個主+多個側鏈)
• 用戶存儲過程
• 用戶購買方式

介紹

1. PIO是一個去中心化的可編程存儲和分發網絡。用戶可以隨時從任何位置使用PPIO存儲和檢索任意數量的數據。PPIO在使用體驗和功能方面類似於現有的雲存儲服務，例如AWS S3。但它不僅可以顯著降低成本，同時傳輸速度更快，並提供更好的隱私保護。
2. PPIO存儲公鏈主要有以下特點：
   1. 更便宜：基於區塊鏈的激勵措施設計，使PPIO能夠充分利用互聯網上大量閑置的帶寬和存儲資源，以更低的成本提供強大的存儲服務。
   2. 更快速：通過分布式的存儲節點代替傳統的中心化機房和帶寬，文件和數據得以就近存儲和傳輸，充分利用了本地帶寬資源，極大的提高了傳輸速度。
   3. 更隱私：PPIO先將數據通過端到端雙重加密后，再切片成多個分段，不同的分段存放在不同的機器上。平台方自身也不存放數據，完全杜絕泄漏的風險。PPIO的設計初衷是通過利用創始團隊PPLabs多年積累的技術和工程經驗，在全球范圍內高效部署和運營。該團隊之前曾為數億用戶設計並運行去中心化P2P網絡。PPIO將同時滿足傳統中心化互聯網服務以及新興的去中心化應用程序（DApps）的存儲和數據傳輸需求。
3. PPIO的P2P技術特點包括：
   1. 數據驅動的智能調度算法，通過設計一套基於預分配方式的P2P多點調度系統，網絡可實現智能動態節點選擇和調度調整，大幅提升傳輸效率。
   2. 分布式哈希技術和算法，使用Kademlia構建DHT網絡，既能避免“中央集權式”服務器的單一故障帶來的整個網絡癱瘓，同時避免單一節點時失效。
   3. P4P網絡優化。P4P是P2P技術的升級版，意在加強服務供應商（ISP）與客戶端程序的通信，降低骨干網絡傳輸壓力和運營成本，並提高P2P文件傳輸的性能。不同於傳統P2P隨機挑選節點，P4P網絡優化算法可以協調網絡拓撲數據，有效選擇節點，從而提高網絡路由效率。
   4. 基於P2P的數據內容分發（PCDN），PPIO的設計支持PCDN服務，並提供了DApp開發接口，不僅用戶可以體驗到CDN加速服務，開發者也很容易使用PCDN接口為自己的服務提供加速。
4. 去中心化存儲相關證明
   1. 以比特幣和以太坊的數字貨幣類證明機制非常簡單，數學上非常嚴密，只要這個計算過程在數學上是不可反向推算的，就沒有任何漏洞，不過這種數學計算卻變得沒有意義：挖比特幣的人越多，人類的資源被白白消耗的也就越多。而去中心化存儲公鏈就是把比特幣這樣浪費資源的挖礦方式，變成能提供服務，做對人類社會有意義的事。
   2. 去中心化存儲證明都不只是靠單機算法就能完成，都需要用網絡通訊，由第三方節點對雙方做見證的機制來完成證明，而如果這個第三方不可信，就需要多個第三方來共同見證，再由這些第三方共識達成一致。同時去中心化存儲系統要對在一段時間提供了服務的所有節點，根據貢獻給予獎勵，而比特幣每次在出塊的時候，哪個節點先做對數學題誰獲得獎勵。所以去中心化存儲的證明機制比比特幣的證明機制要困難得多。
   3. 復制證明：Proof-of-Replication (PoRep)：確保存儲節點將專用物理存儲用於存儲數據。存儲節點不能假裝存儲數據兩次並刪除存儲重復數據。 這種結構在雲存儲和分散存儲網絡設置中非常有用，確保適當的復制級別非常重要，重名存儲節點可以創建女巫身份並向同一用戶出售其服務兩次。 PoRep方案確保每個副本獨立存儲。
   4. 時空證明：Proof-of-Spacetime (PoSt) ：PoSt允許存儲節點說服驗證者，存儲節點已經花費了一些隨時間使用的存儲空間(時空)資源。 這是一個隨時間推移檢查序列的PoSpace。
   5. 下載證明：Proof-of-Download (PoD)：由驗證節點來驗證數據已經從礦工下載到用戶的過程。

FileCoin

FileCoin的環境下，IPFS節點間不僅僅只是利用libp2p來傳輸共享文件，而又承載了維護區塊鏈的重要能力
Peer連接別的有Blockchain的Peer
Peer傳播block
Peer傳播transactions
Peer之間傳輸需要保證安全可靠

P2P技術給去中心化雲存儲的好處

1. 並行處理提高傳輸速度和優化用戶體驗所有存儲的文件或記錄可以安全的被分片保護在不同的節點服務器中，用戶不必擔心文件損壞或丟失問題；去中心化雲存儲的並行處理數據的特征也使得數據傳輸的速度加快，額外地優化了用戶的操作體驗。
2. 數據分塊機制和密碼學的應用提升安全屬性在P2P的技術下，將對文件進行加密上傳，文件被分成許多小塊，每個加密的小塊都被復制以確保冗余。最后, 文件碎片被發送到P2P網絡上的各種獨立的計算機的存儲空間。那些承載文件的個人只擁有文件內容的一個小碎片, 並且加密，這意味着主機無法從文件中獲取信息。這也意味着對任何節點發起攻擊是毫無意義的，比傳統雲服務更安全、可靠，大幅降低了隱私數據泄露與數據遭受劫持、篡改的可能性，用戶數據操作的安全性也得到提升。
3. PS：難點在於P2P技術在對外提供商業服務上面，還需要有很多改造，比如針對Web訪問、視頻、圖片等的處理需求並不相同。

剩余資源的再次使用

1. 帶寬按月付費，即使當月不用完，也要付同樣的價錢，並且大部分人並沒有滿帶寬使用。商業帶寬與家用帶寬相比要貴得多。運營商內部有大量的未用完的帶寬，在部分發展中國家，有資源和關系的人能拿到很便宜甚至免費的價格。使用 PC 的人越來越少，過去大量的硬盤現在被閑置，沒有很好的處理方式。使用 NAS 設備的人越來越多，其實使用率不高。5G 時代的來臨，將迎來萬物互聯時代，大量的 IoT 設備都擁有存儲能力。

2. 通過以上幾種現象可以發現：不論是存儲，還是帶寬，都存在大量的閑置資源，而且因為它們本來就是閑置的資源，成本其實很低，一定遠遠低於雲服務部署機房和硬件的成本。如果把這些閑置資源利用起來，顯然，構建的服務成本也會很低。

3. PPIO 項目的本質是一個共享網絡，共享網絡里面包含有存儲和帶寬資源，

   1. 為了鼓勵人們共享，引入了激勵；
   2. 為了保證激勵的公正和透明，引入了區塊鏈技術。
   3. 這個共享網絡有三個群體，
   4. 服務者是 PPIO 網絡的存儲節點，它們貢獻帶寬和存儲；
   5. 使用者就是 PPIO 網絡中的用戶，他們享受這些服務；
   6. 建設者就是 PPIO 網絡中的開發者，他們在 PPIO 網絡上開發 App，讓用戶間接的體驗到 PPIO 網絡。
   7. 既然是共享經濟，就存在一個定價的問題。PPIO 效仿的是現實中的市場經濟，由市場決定定價。在同等條件下（比如地域，質量，網速，抵押和承諾等），
   8. 出價低的存儲節點優先簽約存儲任務，從而獲得收益。
   9. 這樣就能鼓勵存儲節點給出更低價格。另外，PPIO 也采取預言機的機制，
   10. 通過錨定 AWS 的定價，從而給出官網建議指導價。
   11. 這個機制的好處是給予了開發者和用戶建議，從而提倡開發者和用戶拒絕高價，也反向提倡了存儲節點不要給出不合理的價格，不然很難成交。這樣的市場競爭機制能使得存儲價格越來越低，不僅僅如此，還能激發民間的智慧，下面來講講何為 PPIO 的民間智慧。

市場競爭會激發民間的智慧

比特幣開創了挖礦算力競爭，全世界的礦工都在想辦法進行算力競賽。在這場競賽當中，起決定性因素主要有 2 點，一個是電費，一個是礦機。民間的比特幣礦工也在圍繞這兩點進行優化。

從全世界范圍尋找最便宜的電。
從比特大陸（礦機公司）搶先購買最先進的礦機

因為比特幣的算力競爭機制，民間的挖礦的工具也在不斷進化，最開始用的是 CPU 家庭挖礦，后來 GPU 家庭挖礦，再后來 ASIC 礦機挖礦，目前來看，只有那些用 ASIC 礦機的專業機構才能賺錢，其他都是虧本的。這個過程就是民間智慧迭代的結果。

比特幣挖礦是在浪費資源，在這一點上，PPIO 和比特幣不同，PPIO 不是資源的憑空消耗，而是為人類提供存儲和分發服務，這對於社會發展是有意義的。不過 PPIO 也有和比特幣相同的想法，PPIO 設計市場競爭機制，也是希望 PPIO 的存儲節點和和比特幣礦工一樣，發揮民間智慧，不停地尋找性價比更高的方式來提供服務。我相信最終聰明的存儲節點會想辦法做以下事情：尋找質量高且更便宜的網絡尋找更便宜的硬盤研發更便宜的存儲方案

在市場經濟中會有法律來維護秩序與規則，同樣，PPIO 的經濟設計上有抵押和懲罰機制，如果存儲節點的帶寬和硬盤出現故障，會被監督節點發現從而產生巨大的懲罰。所以存儲節點還會想辦法改造存儲方案，使其有更高的容錯率。
另外，也可以想象一下，假如比特幣不是基於區塊鏈技術的，會有礦工願意投入挖礦嗎？這也是為什么 PPIO 要使用區塊鏈技術的原因，區塊鏈真正解決的是公正透明；因為有了公正透明，才能讓大家在 PPIO 網絡中放心地投入資金，努力建設可靠且有競爭力的存儲節點來提供服務，而不用擔心投入的資金打水漂，這就是信任的價值。

PPIO的2種冗余模式

全副本模式

全副本模式就是把文件，完整地拷貝，新文件和老文件一模一樣，這樣做並不節約空間，但是P2P能多點下載數據，速度更快，同時可以保證用戶下載體驗。

糾刪副本模式

糾刪副本模式就是通過糾刪技術來做冗余。簡單地說就是，數據分成碎片並編碼，使用可配置數量的冗余分片，將所有文件分片存儲在不同礦工上。這樣做雖然不利於P2P多點傳輸，但是可以大大節約冗余空間。
下面簡單說一下糾刪技術產生的數學特征：不妨用 (k,n) 糾刪碼來編碼數據，其中：n表示總共有n個糾刪片段k表示在n個糾刪片段中，任何k個糾刪片段就能完全恢復原始數據。如果數據大小是s字節，則每個糾刪片段的大小大約是s/k 字節。如果k = 1時，就相當於復制一個全副本。例如，1MB數據, 如果采用（10,16）糾刪碼，並且每個糾刪片段大小是0.1M，則總存儲數據大小就是1.6M。它實際總共用了1.6倍的數據空間大小

讓存儲供應商（礦工）穩定，淘汰和懲罰不穩定地礦工

為什么PPIO要設計支付代理節點？

支付代理節點（也叫幣池節點）
PPIO提供一個類似於支付網關的節點，稱為支付代理節點。支付代理節點是一個自負盈虧的盈利機構，用戶或開發者可以和支付代理節點簽約，購買該節點提供的各種PPIO服務套餐，這個套餐包含了價格，容量，和費用。后續在使用PPIO服務的時候，只要在套餐約定時間和容量范圍，所有費用均由該節點來代理支付。

steemit 對標
Steem股權: 可以行使投票權利，可以獲益，不能直接購買交易，可以兌換
Steem債券: 穩定,對標美元，可以兌換為貨幣
Steem貨幣: 跟市場掛鈎，不穩定，可交易
Steemit區塊鏈里每一次產生的新代幣，75%發配到獎金池，用於作者的獎勵和助力者的獎勵，15%的新代幣用於獎勵給Steem Power的持有者。剩下的10%獎勵給區塊鏈的提供動力的見證人

可驗證隨機函數可以看作是一個隨機預言機（Random Oracle，RO），就是可以通過任意的一個輸入，獲得一個隨機數輸出。可驗證隨機函數比隨機預言機多了一個非交互的零知識證明，可以用來該隨機數輸出的正確性，表明這個隨機數的確是某個人生成的。

VRF 的方式是，讓各個節點自己抽簽，如果抽中了之后，大家可以很容易地驗證這個結果確實是你生成的。

假設現在是 round 10（第 10 輪），節點們可能會輪流抽簽，以節點自己的私鑰 + 一個全網都知道的隨機數（比如是這輪的輪次 10）作為輸入，生成了一個隨機數（0-100）；設置一個條件：100 個節點輪流抽簽，誰先抽出來的隨機數大於 10，就是這一輪的打包者。假設 5 號節點抽到了 11，可是只有 5 號知道其他人不知道，因此他在廣播這個隨機的同時還需要廣播一個零知識證明。通過零知識證明，全網只需要通過 5 號的公鑰就可以驗證，接受 5 號為這輪打包者。

可驗證隨機函數一共包含四個函數：
1、生成密鑰，生成一個公鑰私鑰對；
2、生成隨機數輸出；
3、計算零知識證明；
4、驗證隨機數輸出。

POW 被詬病的問題是功耗大和性能低，但是安全邊界明顯，而且比特幣運行已久都沒有大問題。POS 共識算法本身不需要大量算力，VRF 可又以在本地抽簽，所以 POS 共識算法用 VRF 的好處是功耗比較低，而且最新的算法，驗證零知識證明的速度已經非常快。有不少知名的公鏈項目都用到了 VRF，包括本體、Cardano （共識算法為 Ouroboros，已經迭代了 uroboros、Praos 和 Genesis 三個版本）、Dfinity 和 Algorand。

一些原則

1. 出價低的存儲節點優先簽約存儲任務，從而獲得收益(防止壟斷),存儲節點數據丟失
2. 尋找質量高且更便宜的網絡尋找更便宜的硬盤研發更便宜的存儲方案
3. 存儲節點的帶寬和硬盤出現故障，會被監督節點發現從而產生巨大的懲罰。所以存儲節點還會想辦法改造存儲方案，使其有更高的容錯率。(存儲節點或者說挖礦節點需要抵押代幣)

節點理解

1. (消費者，本節點主要用來訪問數據)用戶節點：PPIO的消費者，通過消耗一定的PPIO Coin，來獲得存儲或下載數據的服務
2. (提供雲API給多端，多方提供服務)發布源節點：發布內容服務的節點，屬於一種特殊的用戶節點，它們通常不下線，且能夠長期提供下載服務；發布源節點類似於IPFS。
3. (礦工,需要抵押)存儲節點：通過提供存儲空間和帶寬服務來獲得PPIO Coin激勵的節點。
4. (索引節點,快速路由)檢索調度節點：可同時提供檢索和調度兩種服務, 並可獲得PPIO Coin激勵的節點，檢索功能方便為用戶快速定位到指定數據的位置，調度功能管理數據的上傳和下載，並根據供需關系調整存儲數據副本的流動。
5. (共識節點, 驗證節點)監督節點：承擔存儲證明中的驗證任務並可獲得激勵的節點，監督節點確認存儲節點的總存儲容量，驗證用戶數據存儲下載，檢查存儲時空和下載帶寬的有效性；
6. 結算中心，中心化的，負責計算節點之間Token的支付
7. 支付代理節點，本來用戶應該直接付款的，但是用戶和支付代理節點簽訂了包年或者包月合約。那么在該合約的有效期內，只要該用戶或開發者在符合條件下，都由支付代理節點代替用戶付款。

PPIO飛輪效應

1. 用戶數量增加，帶來平台更多的收入 (用戶付費,存儲更多文件)
2. 平台收入增加，存儲節點的收入也會增加 (代幣增發,挖礦節點激勵,跟激勵池有關系)
3. 存儲節點收入增加，吸引更多的存儲節點加入 (網絡效應)
4. 存儲節點數量增加，競爭開始變得激烈，只有速度更快，質量更高，報價更低的存儲節點會存活下來 (市場競爭)
5. 存活下來的優質存儲節點，使得平台擁有了更低的價格和更好的服務 (優勢沉淀)
6. 因為價格和服務更好，從而吸引到更多用戶 (閉環)
7. 更多用戶給平台帶來更多收入，… 從而開啟了飛輪。

PPIO飛輪效應, 我的理解

1. 平台提供優秀的工具和服務，吸引用戶使用，並邀請早期礦工(存儲節點)
2. 用戶數量增加，給平台帶來更多收益，平台收集用戶需求，完善工具和產品，平台邀請其他企業(驗證節點)一起提供雲產品，提供服務
3. 平台收益增加，給礦工帶來更多的獎勵收益，同時鼓勵礦工形成社區
4. 存儲節點增加，激發礦工尋找更優質方案
5. 更優質方案提高平台整體實力,為用戶提供更優質的服務

三個階段(一個主+多個側鏈)

1. “強中心”階段
   1. 平台自己運營
2. “弱中心”階段
   1. 邀請聯盟公司
3. “去中心”階段
   1. 多接點去中心化，共識算法完成

用戶存儲過程

1. 用戶向交易節點購買存儲服務，該交易發送到區塊鏈上，鏈上用戶存儲空間增加
2. 用戶上傳文件，該文件先會被傳送到緩存節點(監控節點,定時檢查該文件所在交易是否成功),然后把上傳交易上鏈，鏈上驗證成功，那么，監控節點把數據分發出去
3. 數據被存放到了儲存節點
4. 監控節點定時監控存儲節點的數據，並存儲
5. 結算中心，根據區塊鏈或者定時分發到多個節點產生共識去清算監控節點的數據，然后分發激勵到對應的賬戶在鏈上直接操作

用戶購買方式

1. 先付費空間時間

   1. 用戶選擇包年，包月，包空間大小方式

2. 動態擴容

   1. 設置想要的存儲空間大小和時間
   2. 用戶交押金(該模式只從押金扣除費用)
   3. 定期扣除押金，直到押金扣除完畢，然后保留數據1月后刪除