Almacenamiento descentralizado en Web3: IPFS, Filecoin, Arweave, reconstruyendo la infraestructura de datos digitales

I. Los problemas inherentes del almacenamiento en la nube centralizado dan lugar al almacenamiento distribuido de Web3

El almacenamiento en la nube centralizado es el estándar en Internet (AWS, Alibaba Cloud, Tencent Cloud, etc.), donde todos los archivos se almacenan en centros de datos propios de los proveedores, lo que presenta cuatro defectos fundamentales que no se pueden remediar:

• La propiedad de los datos no pertenece a los usuarios: las plataformas tienen el poder de eliminar, bloquear y retirar archivos, lo que hace que el contenido sea susceptible a la censura, prohibiciones y retiros forzados; cuando los proveedores cierran sus servicios o reducen sus operaciones, los archivos se pierden directamente y los enlaces devuelven un 404 permanente.
• El riesgo de fallo único es extremadamente alto: cortes de energía en los centros de datos, caídas de servidores o ataques de hackers pueden causar filtraciones masivas de datos o interrupciones en el acceso a la red, habiendo ocurrido múltiples fallos a gran escala en proveedores de servicios en la nube.
• Los datos son susceptibles a modificaciones y difíciles de rastrear: los proveedores pueden modificar imágenes, documentos y videos en el backend, y los usuarios no tienen certificados criptográficos que demuestren el contenido original de los archivos, lo que dificulta la credibilidad de las obras de arte digitales, archivos y datos de investigación.
• El modelo de costos no es amigable: tarifas de almacenamiento por suscripción mensual + altos costos de tráfico de salida, los costos de almacenamiento de archivos a largo plazo y de grandes volúmenes de material estático se acumulan continuamente, y el almacenamiento a largo plazo de grandes conjuntos de datos de IA y bibliotecas de NFT es extremadamente costoso.

El almacenamiento descentralizado de Web3 se basa en redes P2P, hashes criptográficos y blockchain para incentivar el almacenamiento, encriptando y fragmentando archivos, y almacenándolos en innumerables nodos independientes en todo el mundo, convirtiendo los recursos de almacenamiento en un mercado abierto y libre, resolviendo completamente el problema del monopolio del almacenamiento centralizado. Las tres soluciones fundamentales de la industria son IPFS, Filecoin y Arweave, que se complementan entre sí para respaldar la implementación de datos en cadena, activos digitales y conjuntos de datos de IA en todos los escenarios.

II. Explicación sencilla de los tres protocolos centrales de almacenamiento descentralizado

1. IPFS: Protocolo de transmisión de fondo sin incentivos, capa de archivos universal de Web3

IPFS, que significa Sistema de Archivos Interplanetario, es un estándar de transmisión de archivos punto a punto, que no incluye tokens ni incentivos de minería. La innovación central es el hash de dirección de contenido CID, que revoluciona completamente la lógica de dirección de ubicación del HTTP tradicional.

• HTTP tradicional: se basa en la dirección del servidor para localizar archivos; si el servidor desaparece, el enlace se vuelve inválido;
• Lógica de IPFS: después de subir un archivo, se genera una huella digital única CID; si el contenido del archivo cambia, el CID también cambia. Cualquier nodo en la red que tenga ese archivo puede acceder a él de forma permanente, sin que aparezca un 404.

Los archivos se dividen automáticamente en pequeños fragmentos, con copias de seguridad redundantes en nodos globales, adaptándose naturalmente a la interfaz de DApp, imágenes de NFT, páginas web estáticas y almacenamiento de documentos pequeños. Sin embargo, IPFS en sí no tiene incentivos económicos, por lo que los nodos no tienen motivación para alojar archivos a largo plazo. Por lo tanto, IPFS solo no puede garantizar la permanencia de los datos, lo que requiere el uso de Filecoin como capa de incentivos.

2. Filecoin: Mercado de almacenamiento incentivado complementario a IPFS, principal fuerza en almacenamiento comercial de gran capacidad

Filecoin es una red de incentivos basada en blockchain construida sobre IPFS, que establece un mercado estandarizado de oferta y demanda de almacenamiento, resolviendo el problema de la falta de motivación para el alojamiento de nodos de IPFS, y es la red de almacenamiento descentralizado más grande en términos de capacidad efectiva en la actualidad.

Mecanismos de prueba de tecnología clave

• Prueba de replicación PoRep: verifica que los mineros almacenan de manera real y completa los fragmentos encriptados de los usuarios, evitando la creación de discos vacíos;
• Prueba de espacio y tiempo PoSt: los mineros presentan pruebas de manera continua y periódica, demostrando que mantienen los datos a largo plazo; los tokens de garantía en caso de incumplimiento serán confiscados (Slash).
• La red se divide en dos mercados principales: el mercado de almacenamiento (los usuarios pagan por alquilar espacio en disco) y el mercado de recuperación (los nodos proporcionan descargas de archivos a cambio de recompensas), cualquier persona o institución puede contribuir con discos duros inactivos para convertirse en mineros de almacenamiento y monetizar recursos de almacenamiento inactivos.
• Escenarios de adaptación: almacenamiento de materiales masivos en TB, conjuntos de datos de entrenamiento de IA, videos del metaverso, archivos a largo plazo de instituciones, almacenamiento de datos de transacciones originales de Rollup modular.

3. Arweave: Red de almacenamiento permanente, pago único, datos almacenados para siempre

A diferencia del almacenamiento contractual de IPFS + Filecoin, Arweave se centra en el almacenamiento permanente Permaweb, innovando con la estructura de tejido de bloques Blockweave, donde cada nuevo bloque está vinculado a bloques históricos aleatorios. El mecanismo de consenso SPoRA obliga a los mineros a conservar todos los datos históricos; si no almacenan bloques antiguos, no pueden participar en la minería.

Modelo económico único

1. Los usuarios solo necesitan pagar una vez por el almacenamiento al subir archivos, la mayor parte de la tarifa va a un fondo de donaciones permanente, que subsidia a los mineros a través de los ingresos de inversiones a largo plazo, garantizando teóricamente que los datos se mantendrán al menos durante 200 años, sin necesidad de renovar mensualmente, y no hay riesgo de pérdida de datos al expirar el contrato.
2. Escenarios de adaptación: metadatos de NFT, archivos históricos, pruebas legales, literatura académica, sitios web estáticos descentralizados, certificados en la cadena que no se pueden eliminar.

III. Comparación integral entre almacenamiento descentralizado y almacenamiento en la nube centralizado

IV. Profundización en cuatro escenarios clave de implementación

(I) Almacenamiento permanente de datos: resolviendo el problema de la desaparición de la información digital

Las páginas web tradicionales, imágenes y archivos dependen de servidores centralizados, y muchos materiales de Internet de principios de la era digital y registros históricos desaparecen por completo con el cierre de plataformas.

El almacenamiento descentralizado se basa en copias de seguridad redundantes + incentivos de tokens para formar un mecanismo de retención a largo plazo: Filecoin bloquea el período de custodia de varios años a través de contratos de almacenamiento; Arweave logra un archivo permanente a través de un pago único. Archivos gubernamentales, materiales históricos, código abierto y artículos académicos se están trasladando en gran medida a redes descentralizadas, construyendo una biblioteca digital que nunca desaparece.

(II) Almacenamiento estándar de metadatos de NFT, base del valor de los activos digitales

La blockchain solo registra la propiedad y los registros de transferencia de NFT, los metadatos como imágenes, videos y descripciones de características son de gran tamaño y no se pueden subir directamente a la cadena. Los proyectos iniciales generalmente utilizaban almacenamiento en la nube centralizado para almacenar materiales, y una vez que el proveedor retiraba el servicio, el NFT quedaba como un cascarón vacío en la cadena, y el valor del activo se reducía a cero.

• Solución común en la industria: subir imágenes de NFT y archivos de características a IPFS/Arweave, registrando el CID único en el contrato.
• Arweave es adecuado para NFT de primera línea y colecciones a largo plazo: pago único para almacenamiento permanente, evitando la pérdida de metadatos;
• IPFS + Filecoin es adecuado para PFP en masa y artículos de juegos en cadena: almacenamiento masivo y de bajo costo.

El hash CID vinculado a NFT permite a cualquier persona verificar que el material no ha sido alterado, garantizando completamente la autenticidad y el valor a largo plazo de las colecciones digitales.

(III) Conjuntos de datos descentralizados para grandes modelos de IA, rompiendo el monopolio de datos

El dolor de cabeza actual en la industria de la IA: los conjuntos de datos de entrenamiento están concentrados en las principales empresas tecnológicas, y los propietarios de datos no pueden compartir ni monetizar sus propios materiales, existiendo riesgos de filtraciones de datos y violaciones de derechos de autor durante el proceso de entrenamiento. El almacenamiento descentralizado ofrece una solución completa:

• Almacenamiento encriptado de grandes volúmenes de materiales de entrenamiento, con acceso autorizado según demanda, sin filtrar datos privados originales;
• Tokenización de conjuntos de datos, DataDAO distribuye ingresos de entrenamiento a través de contratos inteligentes, permitiendo que los creadores de materiales reciban ingresos continuos;
• Pruebas de conocimiento cero complementarias, las instituciones pueden verificar la conformidad de los conjuntos de datos sin obtener los datos originales completos;
• Filecoin soporta grandes volúmenes de materiales de entrenamiento en TB y PB, con un bajo costo que respalda múltiples iteraciones de entrenamiento de modelos.
• Se está formando un mercado de conjuntos de datos descentralizados, logrando compartir datos de IA de código abierto y una distribución equitativa de derechos.

(IV) Desglose del modelo económico completo de minería de almacenamiento

1. Mecanismo de minería de Filecoin

• Umbral de participación: espacio de disco duro inactivo, depositar tokens FIL como garantía de cumplimiento;
• Fuentes de ingresos: tarifas de servicio de órdenes de almacenamiento de usuarios, recompensas por emisión de bloques, tarifas de descarga de búsqueda;
• Reglas de restricción: no presentar pruebas de espacio y tiempo a tiempo o pérdida de datos activará la confiscación de tokens de garantía;
• Ajuste del mercado: la oferta y la demanda se emparejan automáticamente, si la demanda de almacenamiento aumenta, el precio de almacenamiento de FIL sube, atrayendo a más mineros a expandirse, formando un mercado autorregulado.

2. Mecanismo de minería de Arweave

• Umbral de participación: almacenamiento de todos los bloques históricos de la red, sin necesidad de grandes depósitos a largo plazo;
• Fuentes de ingresos: dividendos a largo plazo del fondo de donaciones, emisión de tokens AR por bloques;
• Restricción central: el consenso SPoRA requiere que los mineros accedan a bloques históricos raros para participar en la emisión de bloques; no almacenar datos históricos completos significa que no se puede minar, incentivando naturalmente el almacenamiento permanente;
• Características de costos: pago único sin tarifas posteriores, costos de almacenamiento estables a largo plazo, no afectados por la volatilidad a corto plazo de los tokens.

Resumen de las diferencias entre las dos rutas de minería

Filecoin se inclina hacia el almacenamiento comercial de gran capacidad bajo demanda, con ingresos de minería fluctuando según las órdenes de almacenamiento del mercado; Arweave se enfoca en el almacenamiento de archivo permanente, con ingresos basados en subsidios de fondos a largo plazo, con ciclos de ingresos más largos y estables.

V. Tendencias en el desarrollo de la industria de almacenamiento descentralizado

• Adaptación por capas a la arquitectura completa de Web3: colaboración profunda con Layer2, capas DA modularizadas y ZK, almacenando datos de transacciones originales de Rollup y certificados en la cadena en Filecoin, reduciendo significativamente los costos de almacenamiento de Blob en Ethereum;
• Estandarización de metadatos de NFT en la industria: nuevos proyectos adoptan uniformemente IPFS/Arweave para almacenar materiales, el almacenamiento en la nube centralizado de metadatos está siendo gradualmente eliminado por el mercado;
• Explosión de la economía de datos de IA descentralizada: tokenización de conjuntos de datos, implementación a gran escala de DataDAO, el almacenamiento descentralizado se convierte en un estándar básico para el entrenamiento de grandes modelos;
• Popularización de modelos de almacenamiento híbrido: IPFS se encarga del acceso a datos calientes de alta velocidad, Filecoin soporta el archivo de datos fríos de gran capacidad, Arweave almacena certificados de derechos permanentes, la combinación de los tres equilibra velocidad, costo y permanencia;
• Reducción continua de la barrera de herramientas: la gestión de almacenamiento con un solo clic y la conexión directa de billeteras a puertas de almacenamiento se están volviendo maduras, permitiendo que creadores comunes y pequeñas empresas utilicen almacenamiento descentralizado sin necesidad de conocimientos especializados en blockchain.

Conclusión

El almacenamiento descentralizado no es solo un sustituto del almacenamiento en la nube, sino que es la infraestructura de soberanía de datos de la era Web3. IPFS proporciona un estándar universal de transmisión de archivos, Filecoin construye un mercado de almacenamiento comercial de gran capacidad, y Arweave satisface la necesidad de retención permanente de información digital. La combinación de los tres abre el camino para NFT, DeFi, IA, juegos en cadena y archivos de prueba. Devuelve el control de los datos a los usuarios, construyendo una red de datos distribuida abierta, resistente a la censura e inalterable, apoyando la implementación a gran escala de Web3 como un pilar central más allá de la expansión por capas, blockchain modular y tecnología ZK.

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