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1. 投資要點

2. 產(chǎn)業(yè)背景

2.1 云存儲行業(yè)

近年云基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)（IaaS）發(fā)展迅速，其中云主機(jī)、云存儲是需求最大的兩個領(lǐng)域。云存儲通常采用中心化解決方案，大企業(yè)有亞馬遜，微軟，阿里等。

數(shù)據(jù)來源：Gartner

2.2 去中心化存儲

提到去中心化存儲，可能會想到eMule和BT，兩者都是利用P2P網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行文件傳輸，eMule有客戶端軟件能夠搜索文件；BT僅是一個協(xié)議，通過BT種子和文件資源建立鏈接。eMule和BT價值在于利用用戶的閑置帶寬，需要一個文件在多人電腦上存儲，作用是分享資源，主要用于視頻資源。而個人網(wǎng)盤，企業(yè)網(wǎng)盤，數(shù)據(jù)庫等資源沒有其他用戶愿意備份在自己設(shè)備上，不適合采用BT、eMule等去中心化模式，目前以中心化解決方案為主。

2.3 區(qū)塊鏈去中心化存儲項目對比

目前區(qū)塊鏈存儲項目有Sia、Storj、FileCoin、Lambda等

表：區(qū)塊鏈存儲項目特點

Sia無眾籌，為挖礦幣種，總量無上限，目前供應(yīng)量360億，進(jìn)入緩慢挖礦階段。Storj為眾籌幣種，是Storj項目的以太坊代幣，流通量1.35億，總量4.25億。

數(shù)據(jù)來源：CoinMarketCap，2018.8.29

3. 技術(shù)分析

3.1 多層鏈結(jié)構(gòu)

Lambda采用多層鏈設(shè)計，包括一條主鏈，多條同構(gòu)工作鏈。多層鏈設(shè)計主要目的是方便完成數(shù)據(jù)庫設(shè)計，主鏈（MainChain）實現(xiàn)基本功能作為總賬本，WorkChain(虛擬層，WorkChain0到 WorkChainN)實現(xiàn)特定功能，多層鏈設(shè)計的目的是讓數(shù)據(jù)庫設(shè)計更容易，數(shù)據(jù)庫的更新升級只需要調(diào)整工作鏈，無需變動主鏈。任意一條WorkChain都是由MainChain指派的驗證人節(jié)點負(fù)責(zé)交易的打包和出塊。

工作鏈根據(jù)需求進(jìn)行分片，例如驗證子鏈節(jié)點不能所有節(jié)點(幾千個)同時去驗證一個文件，這是極大的資源浪費。為了使Lambda中主賬本與分片賬本相互驗證形成網(wǎng)狀的互驗證結(jié)構(gòu)，每個MainChain的新區(qū)塊中包含了ShardChain所有新區(qū)塊的哈希（除非部分Shard-Chain在超時時間內(nèi)未出區(qū)塊），ShardChain的新區(qū)塊包含了上一個MainChain的區(qū)塊的Hash。

3.2 共識機(jī)制

Lambda三個角色的設(shè)計分別是提名人、驗證人和釣魚人：

3.2.1 驗證人：

– 負(fù)責(zé)打包出塊；

– 抵押token可推舉驗證人；

– 硬件環(huán)境必須符合要求；

– 驗證節(jié)點被隨機(jī)分配到不同的WorkChain和ShardChain；

– 主鏈和子鏈都是每間隔5秒出一個塊，每過1024個節(jié)點輪換；

– WorkChain，ShardChain節(jié)點驗證存儲證明，訪問控制等是否合法；主鏈節(jié)點驗證子鏈簽名是否合法。

3.2.2 提名人：

提名人是一個擁有權(quán)益的群體，推舉驗證人，將安全性押金委托給驗證人。

3.2.3 釣魚人：

釣魚人和區(qū)塊打包的過程并不相關(guān)，他們的角色類似于現(xiàn)實世界中的“賞金獵人”，發(fā)現(xiàn)并舉報有存在非法行為的參與方（有抵押的參與方），舉報后會進(jìn)行更嚴(yán)格的驗證，成功舉報非法行為可以獲得獎勵。

3.3 區(qū)塊鏈存儲項目如何完成文件去中心化驗證

區(qū)塊鏈存儲項目涉及去中心化文件系統(tǒng)和去中心化數(shù)據(jù)庫。去中心化文件系統(tǒng)是去中心化數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)。現(xiàn)有區(qū)塊鏈項目大多只實現(xiàn)了去中心化文件系統(tǒng)，本質(zhì)上是去中心化網(wǎng)盤。

表：區(qū)塊鏈存儲項目涉及的關(guān)鍵問題

數(shù)據(jù)持有證明（PDP）需要做到：1)文件無備份認(rèn)證，在保存少量認(rèn)證元數(shù)據(jù)的情況下驗證數(shù)據(jù)是否完好無損；2）文件公開認(rèn)證，認(rèn)證元數(shù)據(jù)公開的情況下完成數(shù)據(jù)認(rèn)證。

復(fù)制證明(PORep)：確保文件被存儲多個副本。

3.3.1 Storj通過Merkle tree實現(xiàn)無備份認(rèn)證

Storj用戶將要存儲的文件分成若干塊[m1 ,m2 …mn ]，以Merkle Tree的形式建立文件索引，將本地保留Merkle Tree，文件塊的Hash值作為認(rèn)證元數(shù)據(jù)集（Key），文件[m1 ,m2 …mn ]上傳到遠(yuǎn)程服務(wù)商（證明者）。用戶定期向服務(wù)商提交驗證請求，要求服務(wù)商返回指定數(shù)據(jù)塊[mi ]，用戶比對：

H[mi ]=？Key

由于Hash能夠?qū)⒖勺冮L度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為固定長度數(shù)據(jù)，用戶存儲少量證據(jù)可以完成數(shù)據(jù)持有證明。

Storj是一個基于以太坊ERC20發(fā)行的token，嚴(yán)格說Storj不是區(qū)塊鏈項目。而是一個中心化的獎勵機(jī)制，即每個月storj官方根據(jù)各礦工每月的存儲量來發(fā)放獎勵。

Storj是一個基于以太坊ERC20發(fā)行的token，嚴(yán)格說Storj不是區(qū)塊鏈項目。而是一個中心化的獎勵機(jī)制，即每個月storj官方根據(jù)各礦工每月的存儲量來發(fā)放獎勵。

3.3.2 SiaCoin實現(xiàn)文件公開驗證

SiaCoin實現(xiàn)了文件公開驗證（實際上SiaCoin項目要早于Storj），區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)自動完成數(shù)據(jù)持有證明，任何礦工都可以驗證服務(wù)商是否存儲了文件F。用戶公開文件索引的Hash值作為證據(jù)，礦工完成驗證，做法和本人驗證相同，最后對驗證結(jié)果數(shù)字簽名后放到鏈上。服務(wù)商需要提交原文件進(jìn)行驗證，由于Hash逆向計算是非常難的， 如果服務(wù)商知道Hash不知道原文件是無法通過驗證的。鏈上驗證解決兩個問題：1.用戶可能說謊，有可能驗證通過用戶聲稱未通過；2. 用戶不可能實時在線。

SiaCoin是一個早期區(qū)塊鏈項目，采用POW機(jī)制，10分鐘出一個塊，沒有考慮區(qū)塊鏈擴(kuò)容問題，客戶端同步很慢，TokenGazer在測試時用了2天時間完成同步。

3.3.3 FileCoin

FileCoin是基于IPFS的一激勵層，最主要特點是復(fù)制證明和時空證明，概念有點抽象，在此盡量通俗解釋。

復(fù)制證明：用戶要求服務(wù)商存儲一份文件F，為了安全要求存儲F的n個副本， 服務(wù)商存儲少于n個副本也難以發(fā)現(xiàn)。解決方案是對文件F進(jìn)行加密，形成n個不同的副本，分別要求服務(wù)商存儲，相當(dāng)于存儲了多個不同文件。

時空證明：服務(wù)商可能完成驗證后刪除文件，不斷進(jìn)行復(fù)制證明可以實現(xiàn)時空證明。FileCoin時空證明之所以復(fù)雜，是因為FileCoin計劃利用時空證明實現(xiàn)POW機(jī)制。

3.3.4 Lambda驗證方案BLS-PDP基于BLS同態(tài)簽名算法

Lambda驗證流程和SiaCoin相似：鏈上節(jié)點存儲認(rèn)證元信息（Key），每過一定時間向服務(wù)商發(fā)起挑戰(zhàn)。

圖：lambda驗證流程

每次驗證需要提交一部分文件數(shù)據(jù)，通訊量仍然較高，容易泄露隱私。Lambda驗證方案中的BLS-PDP基于BLS同態(tài)簽名算法，由于BLS簽名機(jī)制具有同態(tài)特性，可以將多個簽名聚集成一個簽名。這兩點好的特性使得基于BLS簽名的PDP機(jī)制可以獲得更少的存儲代價和更低通信開銷來實。證明者可以將多個認(rèn)證數(shù)據(jù)塊相加產(chǎn)生一個數(shù)據(jù)塊返回給證明者（黃色標(biāo)記部分），通過這種方式大幅降低通訊量，并且有一定隱私保護(hù)功能。

缺點是要進(jìn)行umi 計算，計算上難以實現(xiàn)。項目方計劃將數(shù)據(jù)塊映射為大素數(shù)，實現(xiàn)通訊量和計算量兩方面都可控，由于項目方?jīng)]有公布實施細(xì)節(jié)，安全性和計算量方面TokenGazer團(tuán)隊目前還沒辦法評估。

另外Lambda采用POS和分片機(jī)制，預(yù)計TPS會遠(yuǎn)高于SiaCoin,能夠更頻繁進(jìn)行存儲驗證。

3.3.5 數(shù)據(jù)可恢復(fù)證明（POR）

Lambda和Storj都聲稱實現(xiàn)了數(shù)據(jù)可恢復(fù)證明（POR），數(shù)據(jù)可恢復(fù)證明（POR）不僅能識別數(shù)據(jù)是否損壞，而且能在數(shù)據(jù)損壞程度低于某一閾值的情況下恢復(fù)文件，認(rèn)證過程和PDP差別是，數(shù)據(jù)損壞低于某一閾值時通過認(rèn)證。

Storj白皮書POR章節(jié)偷換概念寫了數(shù)據(jù)持有證明（PDP），Lambda白皮書也沒有介紹POR如何實現(xiàn)。TG認(rèn)為POR是服務(wù)商自己考慮的問題，并且也有比較成熟的存儲協(xié)議來完成數(shù)據(jù)恢復(fù)，鏈上只需要服務(wù)商證明數(shù)據(jù)的完整性。

3.4 數(shù)據(jù)布局算法

3.4.1 CCHDP異構(gòu)系統(tǒng)解決方案

數(shù)據(jù)布局算法解決如何將文件分配到不同的存儲節(jié)點，目前，大部分布局算法面對同構(gòu)系統(tǒng)，而互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備主要是異構(gòu)設(shè)備，為了便于理解，在此僅考慮磁盤大小，存儲項目需要根據(jù)調(diào)整不同設(shè)備寫入數(shù)據(jù)的規(guī)模，通常解決方案是運行虛擬機(jī)，比如性能最差的設(shè)備運行一臺虛擬機(jī)，性能好的運行多臺虛擬機(jī)，這樣將異構(gòu)系統(tǒng)虛擬化成同構(gòu)系統(tǒng)，但運行虛擬機(jī)越多浪費系統(tǒng)資源越高，這就要求集群中設(shè)備性能盡量相似。

Lambda使用的CCHDP(clustering-based and consistent hashing-aware data placement)算法。CCHDP的概念最早于2010年提出，由陳濤、肖儂、劉芳以及付長勝所撰寫的論文《基于聚類和一致Hash的數(shù)據(jù)布局算法》發(fā)布在軟件學(xué)報網(wǎng)站，大概思路是將異構(gòu)系統(tǒng)中性能相近的設(shè)備歸為一類，每個集群有性能相近的設(shè)備組成，達(dá)到同構(gòu)系統(tǒng)的效果，這種做法在中心化系統(tǒng)中是一個可行的方案，但白皮書沒有寫明去中心化系統(tǒng)如何實現(xiàn)CCHDP算法。

3.4.2 虛擬節(jié)點

每個集群內(nèi)部布局機(jī)制使用一致 hash 方法進(jìn)行數(shù)據(jù)的再次分配，將數(shù)據(jù)布局到具體的設(shè)備上。Lambda DB構(gòu)造了一個特殊的邏輯結(jié)構(gòu)，所有組成單元連接在一起形成一個固定長度的環(huán)，環(huán)的 最大值單元和最小值單元連到一起。節(jié)點加入一個數(shù)據(jù)庫集群時，根據(jù)Hash（key）值加入環(huán)中。

Lambda DB系統(tǒng)中的每一個節(jié)點在剛剛加入集群時，會被分配一個隨機(jī)的位置，由于算法的隨機(jī)性可能會導(dǎo)致不同節(jié)點處理的范圍有所不同，最終每一個節(jié)點的負(fù)載也并不同。為了解決這個問題，Lambda DB使用了一致性哈希算法的變種，將同一個物理節(jié)點分配到環(huán)中的多個位置，成為多個虛擬節(jié)點。

3.4.3 數(shù)據(jù)庫和區(qū)塊鏈關(guān)系

Lambda DB是一個分布式對等網(wǎng)絡(luò)節(jié)點系統(tǒng)，每一個節(jié)點從邏輯上都含有一個ShardChain(WorkChain2)的賬本和一個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的運行時系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫節(jié)點之間按照一定規(guī)則組成小網(wǎng)絡(luò)集群，集群的種子路由信息存在鏈上，路由表本身在存在P2P系統(tǒng)之上。客戶端在使用系統(tǒng)的時候，通過區(qū)塊鏈系統(tǒng)完成繳費，并獲得數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的訪問權(quán)限。由此，整個MainChain鏈本身是一個低頻交易系統(tǒng)，WorkChain1是一個持續(xù)計費的高TPS系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫是一個兼顧高頻和低頻的數(shù)據(jù)訪問系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫本身通過WorkChain2對數(shù)據(jù)的響應(yīng)進(jìn)行統(tǒng)計，并在檢查點的時候?qū)φ埱蠛晚憫?yīng)信息進(jìn)行對賬。從思路來說，鏈提供的是類似于公有云的計費系統(tǒng)，并提供了跨越多個物理IDC的信息連接能力。

3.4.4 哪些信息放到WorkChain鏈上

1. 節(jié)點信息

2. 路由信息

3. 底層文件哈希

4. 持有性驗證和完整性驗證

……

3.5 基于屬性加密的訪問控制

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)需要進(jìn)行訪問控制，然而區(qū)塊鏈上的數(shù)據(jù)都是公開可訪問的，這極大限制了數(shù)據(jù)的使用場景，為了擴(kuò)展使用場景，Lambda提供了基于多授權(quán)機(jī)構(gòu)屬性加密的訪問控制方案。屬性基加密(attribute-based encryption,簡稱ABE)機(jī)制以屬性為公鑰，將密文和用戶私鑰與屬性關(guān)聯(lián)，滿足某些屬性的用戶可以訪問數(shù)據(jù)庫，能夠靈活地表示訪問控制策略，從而極大地降低了數(shù)據(jù)共享細(xì)粒度訪問控制帶來的網(wǎng)絡(luò)帶寬和發(fā)送結(jié)點的處理開銷。

項目方?jīng)]有披露ABE方案，但基于屬性的加密是非對稱加密算法的變種，計算開銷一般是對稱加密的N(密鑰長度)倍，1024位的密鑰就是對稱加密計算開銷的1024倍，并且隨屬性數(shù)量增加，因此ABE不適合長消息加密，也不適合頻繁加密解密。面對以上的挑戰(zhàn), Lambda采用了一個在線- 離線的多授權(quán)機(jī)構(gòu)屬性基加密(Online/Offline Multi-Authority Attribute BasedEncryption,簡稱OO-MA-ABE)方案，其主要思想是把用戶端在線計算代價轉(zhuǎn)移到離線階段或者云服務(wù)器上。

BLS-PDP數(shù)據(jù)持有證明，基于屬性加密的訪問控制(ABE)，應(yīng)用CCHDP數(shù)據(jù)布局算法是項目的技術(shù)特色。BLS-PDP計算上難以實現(xiàn)，ABE計算上可實現(xiàn)但計算量很大。白皮書沒有披露CCHDP數(shù)據(jù)布局算法如何上鏈。

4. 生態(tài)分析

4.1 代幣經(jīng)濟(jì)

Lambda的經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的角色由以下幾類組成：

鏈節(jié)點:

鏈節(jié)點上又分為驗證人、提名人和釣魚人，第三章已經(jīng)介紹;

存儲節(jié)點:

存儲節(jié)點，也是云服務(wù)商;

存儲節(jié)點的主要收入來自用戶支付的費用;

存儲節(jié)點需要預(yù)先質(zhì)押一部分資金，并獲得POS的分成受益;

存儲節(jié)點需要定期向驗證人發(fā)送心跳信息，其中的幸運者可以獲得一些獎勵，這個設(shè)計主要是為了激勵存儲節(jié)點的在線;

用戶:

用戶是采購并使用存儲節(jié)點的人，通常來說，會是其他應(yīng)用鏈和Dapp;

投資人:

投資人投資于Lambda項目，并分享LAMB上漲帶來的收益;

交易所:

數(shù)字貨幣交易所;

4.2 項目啟動

存儲節(jié)點：通過礦工招募可完成，目前設(shè)備和資源過剩，無存儲類合適幣種可挖礦

驗證節(jié)點：基金會孵化一部分，另外通過社區(qū)競選產(chǎn)生，驗證節(jié)點的收益比較客觀，社區(qū)成員有動力參加競選。

釣魚人：加入門檻低，加入規(guī)則公開。

SiaCoin項目存儲節(jié)點提供4.0PB容量，用戶只使用了1.77TB。同樣1TB數(shù)據(jù)，亞馬遜需要需要6美元/月，SiaCoin只需要0.3美元/月，TokenGazer認(rèn)為無法應(yīng)用的一大原因是慢，TG團(tuán)隊嘗試使用了SiaCoin客戶端，10小時同步了45%。可以說目前區(qū)塊鏈存儲項目都沒有規(guī)模化應(yīng)用，Lambda后發(fā)優(yōu)勢比較明顯。

注：由于本篇報告篇幅較長，故分為兩篇報告上傳，其他內(nèi)容見下一篇內(nèi)容。

責(zé)任編輯:ToeknGazer

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