去中心化存储项目分析：MEMO 与 Filecoin、Arweave 的比较
当 Web3.0 来临之际，区块链技术引导的去中心化变革正在产生深远影响。在这场变革中，数据不仅是促进社会经济运转的重要生产要素，也成为了具备价值流通和传承的资产，它的存储方式也正受到前所未有的关注。
NFT、元宇宙等前沿去中心化应用让去中心化存储站在了重要支撑点上。本文在对永久存储进行剖析的基础上，从存储技术、系统治理基础、拓展性能等三个方面来分析去中心化存储项目 MEMO 与 Filecoin 及 Arweave 的异同之处。
一、关于永久存储
在人类历史进程中有许多文明记载被意外或人为摧毁，当科技发展进入新纪元后，基于对文明延续的期许，人类不断尝试解锁永久存储。
2019 年 GitHub 启动了代码永久保存计划，计划至少保存一千年。GitHub 设置了通过不间断的跨各种数据格式和位置存储多个副本的保存方式，甚至将数据以胶片的形式保存在了位于北极的永久冻土区深 250 米处，以解决数据在未来丢失的风险。
相较于 GitHub 设立的千年存储计划，去中心化存储试图超越这种跨越多个组织和多个格式的复杂存储方式，而是通过区块链及一系列技术机制来实现。
作为去中心化存储的开拓者，Filecoin、Arweave 及 MEMO 的愿景都与永久存储相关。Filecoin 的愿景是"旨在存储人类的重要信息"，Arweave 提出了复兴亚历山大图书馆的愿景，MEMO 则旨在"让人类信息数据永存"。
这三者中，表面看来 Arweave 与永久存储理念最为契合，因为它将数据直接存储在"链上"并采用一次性付费长久存储的模式，而 Filecoin 与 MEMO 则是采用根据存储时长和需求空间大小来分阶段付费的模式。不过，Arweave 是完全开放的网络，任何人可访问但不可篡改，这种模式只适合存储公开数据，却并不适合存储隐私数据，而且存在让低价值数据长期占据存储资源的可能性。
因为信息的流传是一个自然选择的过程，低价值数据会随时间逐渐消失，而高价值数据则会跨越周期不断自主传承下去。希望通过一劳永逸的方式来让数据永久保存，这很可能是高估了其数据的价值，而且以一个人的百年生命来衡量永久，未免显得太过渺茫。
从数据的分层特征来看，那些影响人类文明进程的科技、历史、文化等重要数据有永久存储的必要，但物联网、智能驾驶等周转数据尽管对当下社会经济运转产生重要作用，却并不需要长久保存。所以永久存储虽然是个很恢宏的愿景，但是并非所有数据都值得永久存储。
对永久存储的最佳理解即保证当下所存储数据的安全、可靠，因为永久是由每一个当下组成的，只有现阶段数据安全可靠性得到保障，永久存储才有实现的可能。因此，存储的最合理组织方式还是分阶段付费，让社会和时间来选择哪些数据值得永远流传。
而数据的安全可靠需要多个同时存在的复杂技术的高度配合。在去中心化存储诞生不足十年的时间里，目前还没有办法用时间的标准来评判，但可以尝试从存储技术、系统治理基础、拓展性能等三个方面来衡量。
二、存储技术
当谈起去中心化存储的时候，多数人关注区块链往往多过关注存储本身。
因为区块链是一项诞生不足 20 年的新兴技术，它因去中心化、不可篡改的特性被人们赋予了改变世界的期望。而存储技术几千年以来都是用来记录和传承信息，相对于区块链改变世界的宏大愿景，存储则是低调温和却又源远流长的存在。
虽然存储的应用更底层一些，但不代表它是一件很容易就能实现的技术，相反它是典型的技术密集型和资本密集型产业。我们看到，传统的云存储市场已被亚马逊、谷歌、百度等几家全球大型互联网巨头垄断，因为技术和资本筑起的森严壁垒让小型公司难以企及。
当存储与区块链碰撞，去中心化存储由此诞生。对于 Filecoin、Arweave 及 MEMO 而言，去中心化只是加在名字前面的前缀而已，他们的本质仍是存储项目，对他们进行比较，存储技术当然不容忽视。
存储技术发展几千年，在最近几十年进化成了数字化存储。以亚马逊云为首的传统云存储的使用性能其实已足够高，但中心化运营模式所带来的隐私难以保证和服务器故障带来的服务停摆问题却让人诟病。如果将传统云存储服务商的先进技术与区块链相结合，则会升级成为一种十分超前的技术。
但是多数去中心化存储项目目前使用的均是较为原始的存储技术。拿冗余机制而言，Filecoin 和 Arweave 采用的都是原始的多副本冗余，而 MEMO 采用的则是纠删码和多副本相结合的冗余方式。
多副本是一个从计算机存储诞生起就出现的原始冗余策略，原理是将每份数据在各对应节点完整备份一份。对于早期的小体量数据而言，使用多副本技术就可以满足需要。但当后续数据量暴增，如果继续使用多副本技术则对存储空间构成了巨大挑战，因此后来为了解决大容量数据存储问题又发明了目前云存储巨头们都在使用的纠删码技术。
纠删码则是将数据分割成小块，加上一定的冗余校验码后分散存储在不同节点上的技术。相比多副本技术，纠删码在降低存储开销方面贡献突出。例如一份容量为 1G 的数据，若采用 5 副本冗余模式，最多可以容忍 4 个节点的数据丢失，需要的存储开销为 5G。若采用 5+5 纠删码模式，最多也可容忍 5 个节点数据丢失，但需要的存储开销仅为 2G。同样是 5 倍冗余，5+5 纠删码模式的存储开销仅为 5 副本模式的 40%。
MEMO 凭借双重冗余机制不仅让存储空间利用率大幅提高，也赋予了用户更多的自主选择权。若存储访问频次较低的数据可采用默认的纠删码模式，若存储访问频次较高的数据则可选择多副本模式。除了冗余机制之外，MEMO 还开发了一种数据修复功能，所采用的 RAFI 技术能够通过快速发现失效数据块从而将数据修复效率提高数倍。
因此，从冗余机制上来看，Filecoin 和 Arweave 都是原始存储技术和区块链的结合，而 MEMO 则是前沿存储技术和区块链的结合。
三、系统治理基础
系统的运行规则对运行稳定性和长久性起着重要作用。在系统治理基础上，Filecoin、Arweave 与 MEMO 三者之间也存在很大不同。
从经济模型上看，Filecoin、Arweave 都是通过出块来激励存储。他们的用户角色有两类，即存储用户和矿工。虽然 Filecoin 还拥有一种检索矿工角色，但是检索矿工和存储矿工可以互相兼任，因此 Filecoin 本质上只有两类角色。
在运行原理上，Filecoin 作为 IPFS 的激励层，采用复制证明和时空证明作为共识基础，它的运行模式是封装出块，即成功封装了数据的矿工才有资格获得出块权，其数据存储与封装成功率高度相关。Arweave 作为一种类区块链，采用"访问证明"（Proof of Access）和 PoW 共识作为激励基础，它与传统区块链的不同之处在于无需每个节点都同步全部链上数据，矿工们仅需下载部分区块就可以立即开始验证。
MEMO 则不以出块来激励存储，而是设计了三个相互关联和相互制约的角色来维护系统生态平衡，并利用智能合约进行系统自治。除了存储用户 User 和存储提供者 Privider，MEMO 还设计了中间管理人 Keeper 角色。Keeper 的主要功能是对存储节点 Privider 发起挑战并验证是否按约存储，该角色对系统的稳定运行起着举足轻重的作用。
不同于 Filecoin，MEMO 的三方角色互相独立，不能互相兼任。User 是消费者，Privider 按提供的存储空间大小和时长来计算收益，Keeper 则从 User 的付费中获取一定比例管理收益，角色间的交易通过智能合约来自动执行。
如果说 Filecoin 和 Arweave 的两类角色连成了一条直线，那么 MEMO 的三类角色则构成了一个三角形。几何学认为三角形是最稳定的结构，MEMO 正是以三方独立角色的设计实现了系统的三足鼎立之势，使运行更加稳定。
在保证数据完整性方面，MEMO 开发了一种公开验证机制，而 Keeper 角色在该机制中承担着重要的管理和监督职能。每个获得经济利益的节点都必须接受监管，例如每个 Privider 必须接受 Keeper 的挑战，每个 Keeper 也必须接受其它 Keeper 的挑战，环环相扣。为了防止角色间进行合谋攻击，这种公开验证机制除 Keeper 外，也允许任何第三方参与验证，保证了验证的公开性、不可预测性和随机性。
此外，MEMO 还设计了用户评分制度，User 有权对合作过的 Privider 和 Keeper 进行评价，诚信度高的角色会在未来获得更多的服务机会。该评分制度和 Keeper 角色的设计、智能合约的部署一起共同构成了 MEMO 系统治理基础，使系统运转更加稳定健康。
拓展性能
目前大量数据存储在使用寿命为数十年的硬盘上，因此长久存储的实现是对拓展性能的一项终极考验。考验拓展性能，我们可以从去中心化程度、参与门槛、可靠性、可用性和能耗性等几个方面来分析。
三个项目中，Filecoin 和 Arweave 都以出块来激励存储，但算力竞争导致他们的参与门槛都比较高。
Filecoin 依靠封装出块，其封装过程是一个复杂的编码与计算过程，这意味着只有那些配置高、算力大的专业设备才适合加入，而普通设备由于计算能力有限难以参与，这使 Filecoin 不可避免趋于集中化。
Arweave 采用类区块链结构 Blockweave，虽然将数据存在"链上"，但它并非像传统区块链那样将数据进行全网备份，而是由矿工存取随机回忆块的形式来激励存储。虽然这会激励矿工尽量多的存储历史区块和存储「稀有」区块，但因为没有做到全网备份，这种模式也不可避免地导致了去中心化程度的减弱。
而 MEMO 以全新的设计理念及不依靠算力竞争的模式保证了完全的去中心化。在架构设计上，MEMO 对传统区块链存储架构进行了优化和创新，仅将角色和交易信息记录在区块链上，而将数量庞大的数据以共享经济的模式存储在边缘存储设备上。这种利用普通边缘设备的模式不仅能够保证完全的去中心化，也使得参与门槛大大降低。
并且，在新的世界格局下，碳排放必将成为去中心化存储的重要价值标准之一。Filecoin 的封装过程和 Arweave 的 PoW 共识过程都是高能耗过程。Filecoin 虽然将数据存储在链下，但是验证过程仍然在链上完成，Arweave 则将存储和验证都放在了链上。而 MEMO 通过随机验证函数将公开验证机制设计在链下进行，这种机制使 MEMO 在不牺牲安全的前提下获取了低能耗和高可用性。
低门槛参与使 MEMO 获得了拓展的广度，完全的去中心化及低能耗、高可用性又使其获得了拓展的深度。而在可靠性方面，MEMO 同样以领先的存储技术走在了去中心化存储的前沿。MEMO 正是以多项创新和独到的技术实现了数据在每一个当下的完整性承诺。
区块链的诞生促使计算和存储分离，智能合约的部署和 Keeper 角色的设计使得激励与出块分离，这些分离成为了 MEMO 理念的精髓所在，使其成为完全去中心化、低冗余、低能耗、高可靠性和高可用性的分散式云存储代表。
