Maggie@Foresight Ventures

Idées clés

• Pour parvenir à une décentralisation complète des applications Web3, nous avons besoin de progrès technologiques dans quatre domaines, notamment la disponibilité des données (évolutivité de la blockchain), les systèmes de fichiers décentralisés, les bases de données décentralisées et l'informatique décentralisée.

• La vitesse de récupération des données, le modèle d'incitation et les tokenomics, ainsi que l'algorithme de garantie de la disponibilité des données sont des facteurs clés qui déterminent si un protocole de stockage de fichiers/bases de données sera largement utilisé ou non.

• L'objectif principal de l'amélioration des systèmes de fichiers décentralisés et des protocoles de bases de données sera la réduction des temps de récupération.

• La couche de disponibilité des données est une méthode prometteuse et importante pour faire évoluer la blockchain. La technologie de Celestia doit encore être validée par le marché, et l'ETH et Celestia pourraient converger techniquement à l'avenir.

Architectures d'applications des applications Web2 et Web3.

Par rapport aux applications Web2 qui consistent souvent en un frontend, un backend et une couche de données avec une base de données et un système de fichiers, les DApp Web3 peuvent être plus simples car elles n'ont besoin que d'un frontend et d'un contrat intelligent qui sert à la fois de backend et de base de données.

Mais comme ces DApp ne disposent pas d’un système de fichiers pour stocker les fichiers, leurs pages frontales, images et autres fichiers sont toujours hébergés sur des serveurs centralisés. Pour parvenir à une décentralisation complète, les développeurs utilisent désormais des systèmes de fichiers décentralisés pour stocker les fichiers requis, y compris les pages frontales, les métadonnées NFT et les images, pour les DApp.

Pour améliorer le stockage de données structurées et les capacités informatiques back-end, nous utilisons la technologie de disponibilité des données pour faire évoluer la blockchain. De plus, deux types de produits ont émergé : les bases de données décentralisées et l'informatique décentralisée.

En utilisant la blockchain, les développeurs peuvent stocker des données financières et d'autres informations critiques liées aux DApps. D'autre part, les bases de données décentralisées peuvent être utilisées pour stocker des données structurées telles que les métadonnées NFT, les données de vote DAO, les carnets de commandes DEX, les données sociales, etc. De plus, l’informatique décentralisée peut aider à faire évoluer le backend.

Dans l’ensemble, pour créer des DApp Web3 entièrement décentralisées, flexibles et riches, quatre types de produits et d’avancées technologiques sont nécessaires.

1. Système de fichiers décentralisé : stockez les pages Web frontales de DApp, les images NFT, les vidéos et autres fichiers de Dapps.

2. Base de données décentralisée : stockez des données structurées telles que les métadonnées NFT, les votes DAO et le carnet de commandes DEX.

3. Disponibilité des données : faites évoluer la blockchain et stockez les données financières et importantes pour les DApps.

4. Outils informatiques décentralisés : faites évoluer le backend des DApps.

1. Système de fichiers décentralisé

Le stockage de fichiers décentralisé remplace le stockage centralisé, facilitant la réalisation de DApps sans serveur. La demande de DApp pour les systèmes de fichiers décentralisés est croissante et constituera un élément essentiel de la pile technologique Web3.

Par rapport à l'utilisation du stockage centralisé, les principaux avantages du stockage décentralisé sont la suppression des tiers de confiance, une redondance accrue, l'élimination des risques de point de défaillance unique et des coûts moins élevés.

Selon les statistiques de Messari, la capitalisation boursière des quatre principaux protocoles de stockage de fichiers décentralisés s'élevait à près de 1,6 milliard de dollars, en baisse de 83 % par rapport aux 9,4 milliards de dollars. Plus de 17 millions de téraoctets (To) de capacité de stockage totale, en hausse de 2 % sur un an, et 532 500 To de stockage utilisé, en hausse de 1 280 % sur un an.

Jetons un coup d'œil à la situation actuelle de plusieurs projets de stockage décentralisés populaires. Le stockage des données à l'aide de tous ces protocoles de stockage décentralisés est nettement moins cher qu'AWS. Alors qu'AWS facture environ 23 $/To/mois, ces protocoles de stockage décentralisés vont de 0,0002 $ à 20 $/To/mois.

• IPFS : IPFS est actuellement le protocole le plus utilisé pour stocker des images et des métadonnées pour les NFT. C’est idéal pour stocker des données fréquemment consultées ou « chaudes ». Cependant, IPFS ne dispose d’aucun moyen intégré pour encourager le stockage, prouver que les données sont correctement stockées ou établir un accord entre les participants comme le font les blockchains. Cela signifie qu’il existe un risque de perte de données si elles sont uniquement stockées sur IPFS. Par exemple, le service IPFS d’Infura supprime les données qui n’ont pas été consultées depuis six mois. Donc, si vous souhaitez conserver vos données disponibles pendant une longue période, il est préférable d'exécuter votre propre nœud IPFS.

• Filecoin : Filecoin offre de faibles coûts de stockage et est principalement utilisé pour stocker des données « froides », telles que des données d'archives. Filecoin n'a pas de mécanisme de facturation intégré pour la récupération des données, certains mineurs acceptent des données de mauvaise qualité pour gagner des récompenses tout en refusant de faciliter la récupération des données. La communauté Filecoin s'attaque activement à ce problème et met en œuvre des mesures pour améliorer la qualité globale des données stockées.

• Arweave : L’idée d’Arweave de stockage permanent est la bienvenue pour stocker les données DApp. L'écosystème se développe bien, il existe des systèmes de bases de données décentralisés utilisant Arweave pour stocker les fichiers de base de données, ainsi que des solutions d'évolutivité de deuxième couche basées sur Arweave. Dans Arweave, le prix ne tient pas compte de la bande passante, certains nœuds fournissent uniquement des services de stockage, pas de récupération.

• Swarm : des frais de bande passante sont facturés pour le stockage et la récupération dans Swarm. Le système est hautement décentralisé et a des besoins élevés en bande passante pour les nœuds.

• StorJ : StorJ est différent des autres protocoles, il est partiellement décentralisé et a une bonne vitesse de récupération. S'est avéré efficace pour le partage de fichiers vidéo volumineux.

• Sia : Skynet Labs, fermé en raison d'un manque de nouveaux financements, ce qui a également entraîné une baisse de l'utilisation de Sia.

Nous évaluons principalement l'utilisabilité d'un protocole de stockage de fichiers décentralisé en fonction de trois facteurs :

1. Vitesse de récupération des données. C’est d’une importance cruciale, car cela détermine l’efficacité d’un système de stockage à répondre aux demandes des DApp, et cela affecte directement l’expérience utilisateur des DApp. Les facteurs pouvant affecter la vitesse de récupération des données incluent : l'existence ou non de frais pour les requêtes de données, le degré de décentralisation des nœuds, la qualité des nœuds, la logique de transfert des données et des fonctionnalités telles que les CDN pour les requêtes accélérées.

2. Modèle incitatif et tokenomics. Les modèles d'incitation et l'économie des jetons ont un impact sur la participation des nœuds de stockage, influençant leur comportement. Actuellement, le modèle de tarification traditionnel comprend des frais de stockage et des frais de bande passante, ce qui signifie que les utilisateurs doivent payer des frais de stockage lors du stockage de données et des frais de bande passante lorsqu'ils y accèdent. Si les requêtes de données sont gratuites, les nœuds manquent souvent de motivation pour les fournir. De plus, les modèles d’incitation et l’économie des jetons ont un impact sur les revenus des mineurs, ce qui peut affecter le nombre de nœuds et la capacité de stockage des services.

3. Algorithme de garantie de disponibilité des données. Il s'agit d'un algorithme utilisé dans les réseaux décentralisés pour garantir la disponibilité continue des données et la fourniture de services appropriés par les nœuds. Actuellement, la méthode la plus largement utilisée est la preuve d’accès aléatoire.



Dans l'ensemble, nous pensons que,

1. Les produits et services qui exploitent les protocoles de stockage décentralisés en sont encore à leurs débuts.

2. L'objectif principal de l'amélioration des protocoles de stockage sera la réduction des temps de récupération.

3. La vitesse de récupération des données, le modèle d'incitation et les tokenomics, ainsi que l'algorithme de garantie de la disponibilité des données sont des facteurs clés qui déterminent si un protocole sera largement utilisé ou non.

2. Base de données décentralisée

Les bases de données sont largement utilisées dans les applications, les bases de données décentralisées sont une technologie cruciale pour parvenir à une décentralisation complète dans les DApps.

Les bases de données décentralisées peuvent remplacer les bases de données centralisées pour stocker les données chaudes structurées dont les DApp ont besoin, telles que les métadonnées NFT, le vote DAO, les carnets de commandes DEX, les données des réseaux sociaux, etc.

Il existe de nombreux projets de bases de données décentralisées, notamment au cours des deux dernières années où plusieurs projets innovants ont vu le jour.

• Ceramic : Ceramic est un projet lancé en 2019. Les données sont stockées et gérées en unités de flux, et des journaux d'événements formatés sont ajoutés aux flux. Le journal sera transformé en fichier et téléchargé sur IPFS. Fournit des requêtes API GraphQL. Ceramic n'a pas de modèle d'incitation comme IPFS et prend en charge la création, la lecture et la mise à jour de données (CRU).

• OrbitDB : OrbitDB est un projet antérieur à Ceramic, qui utilise également le système de fichiers IPFS pour le stockage de fichiers. Il prend en charge le stockage des bases de données et des fichiers NoSQL.

• Tableland : Le projet a démarré en 2022 et est actuellement en phase de test public. La version de production de Tableland sera publiée en 2023. Le stockage des données nécessite l'utilisation de contrats intelligents, qui définissent les instructions SQL et définissent les autorisations d'utilisation. La lecture des données s'effectue hors chaîne et ne nécessite aucun paiement. Actuellement, le contrat a été déployé sur des L2 tels que ETH et OP.

• Polybase : Le projet est désormais live sur le réseau de test. Il s'agit d'une base de données NoSQL qui prend en charge les opérations CRUD, chaque opération entraînant des frais. De plus, Polybase prend en charge divers systèmes de fichiers pour stocker les fichiers de base de données, notamment le disque local, IPFS, Filecoin, Polystore et même AWS S3. Polybase utilise également des canaux de paiement pour les paiements des requêtes de données, réduisant ainsi la fréquence des transactions en chaîne et évitant les retards de requête causés par les paiements.

• Web3Q : également connu sous le nom d'EthStorage.Le projet démarre en 2022. Le testnet est vivant. Proposition d'un nouveau modèle d'URL Web//protocole d'accès pour accéder aux données

• Kwill : Kwill est un système de base de données SQL basé sur Arweave, utilisant des contrats intelligents pour le paiement.

• KYVE : KYVE est un système de base de données basé sur Arwave.

D'un point de vue technique :

• SQL et NoSQL peuvent être utilisés comme bases de données. La structure des données SQL nécessite une grande cohérence, avec une prise en charge renforcée des requêtes conjointes, ce qui la rend plus mature et efficace. Le format KV de NoSQL est plus adapté au modèle de conception d’Ethereum, prenant en charge des types de données riches et étant flexible et facilement évolutif.

• En termes de fonctionnalités, la meilleure option est de prendre en charge CRUD, mais la prise en charge de UD ajoutera de la complexité au système. Si le système utilise le stockage local, les requêtes de valeurs historiques peuvent ne pas être prises en charge. Si vous utilisez IPFS et Arweave comme systèmes de fichiers, la base de données doit être en ajout uniquement, sinon il y aura plusieurs versions des mêmes données, doublant les coûts de stockage.

• Lors du choix d'un système de fichiers sous-jacent, il existe deux options : 1) Stocker les fichiers de base de données dans des systèmes de fichiers décentralisés tels que IPFS et Arweave ; 2) Stockez-les localement sur les nœuds ou dans le cloud S3. Si un projet de base de données décentralisée nécessite une logique de récupération ou une optimisation personnalisée, l'utilisation du stockage local ou S3 constitue une approche plus flexible.



Dans l'ensemble, nous pensons que,

1. Le domaine des bases de données décentralisées mérite une attention particulière, avec une demande urgente, alors qu'un produit largement accepté et utilisé n'a pas encore émergé.

2. La maturité des bases de données décentralisées est inférieure à celle des systèmes de stockage de fichiers décentralisés. La technologie de base de données décentralisée est basée sur le système de fichiers décentralisé et de nombreux projets démarrent en 2022.

3. L'objectif principal de l'amélioration de la vitesse de récupération des données de stockage, du modèle d'incitation et des tokenomics, ainsi que de l'algorithme de garantie de la disponibilité des données sont des facteurs clés qui déterminent si un protocole sera largement utilisé ou non. les protocoles porteront sur la réduction des temps de récupération.



3. Disponibilité des données

Le concept de disponibilité des données se distingue des systèmes de fichiers et des bases de données décentralisés, comme expliqué sur les sites Web d'Ethereum et de Celestia.

• Ethereum : la disponibilité des données est la garantie que le proposant du bloc a publié toutes les données de transaction pour un bloc et que les données de transaction sont disponibles pour les autres participants du réseau.

• Celestia : La disponibilité des données concerne la disponibilité des données publiées dans le dernier bloc.

Tandis que les systèmes de fichiers et les bases de données décentralisés garantissent principalement la disponibilité des données stockées par les utilisateurs, ils ne traitent pas spécifiquement les données transactionnelles.





Il existe actuellement plusieurs projets de disponibilité des données, notamment :

1. Éthereum. ETH sert de couche DA (disponibilité des données) pour le cumul de couche 2.

2. Céleste. Celestia est une couche DA spécialement conçue qui gère uniquement la disponibilité des données et n'exécute pas de transactions. Cela a déclenché une tendance aux blockchains modulaires en 2022.

3. EigenDA et autres produits DA. Assurer la disponibilité des données par le biais des comités.



Éthereum

ETH Layer 2 crée et soumet des lots de transactions au réseau Ethereum et stocke les données dans un contrat intelligent Ethereum sur la couche 1. Cela garantit la disponibilité garantie des données de transaction L2 via le réseau ETH.

Bien que les rollups puissent étendre le débit de l'ETH grâce au calcul hors chaîne, leur capacité est limitée par le débit de données de la blockchain L1 ETH. Par conséquent, Ethereum doit augmenter ses capacités de stockage et de traitement des données.



Pour augmenter la capacité DA d’Ethereum, Danksharding a été inclus dans la feuille de route de l’ETH et est actuellement considérée comme l’une des mises à jour les plus importantes et les plus urgentes.

Danksharding est une conception de partitionnement, la disponibilité des données est déléguée à chaque partition et chaque validateur n'a besoin que d'exécuter un nœud complet pour sa propre partition, tout en exécutant d'autres partitions avec une capacité client légère.

Proto-danksharding (EIP-4844) est une implémentation préliminaire de Dankshading, qui devrait être implémentée au second semestre 2023. Il introduit un blob de données stocké hors chaîne qui est monté sur ETH via des transactions, ainsi que du code précompilé. pour valider Blob. Chaque blob mesure environ 125 Ko, alors qu’un bloc ne fait que 90 Ko. Actuellement, au maximum huit blobs peuvent être montés par bloc, ce qui entraîne un stockage supplémentaire de 1 Mo. Dans Proto-danksharding, les données n'ont pas été fragmentées et les validateurs doivent toujours télécharger et vérifier directement la disponibilité de toutes les données Blob. Après la mise en œuvre d'EIP4844, Blob peut stocker 10 fois plus de données que Calldata avec la même consommation de gaz. Les données du Rollup pourront être stockées dans Blob à l'avenir, réduisant ainsi les frais de transaction d'un ordre de grandeur. Une fois pleinement mis en œuvre, Danksharding deviendra encore moins cher.

En résumé, Danksharding peut améliorer la capacité de stockage de données d’Ethereum, réduire le coût de l’ETH utilisé comme DA et devenir une couche DA plus puissante.



Célestia

Celestia est une blockchain minimale qui commande et publie uniquement les transactions et ne les exécute pas. En dissociant les couches de consensus et d'exécution des applications, Celestia modularise la pile technologique blockchain et ouvre de nouvelles possibilités aux créateurs d'applications décentralisées.

• Celestia est responsable de la couche DA, tandis qu'ETH gère le consensus et le règlement, et la chaîne d'application est responsable de l'exécution.

• Celestia est responsable à la fois de la couche DA et de la couche consensus, tandis que le règlement et l'exécution sont gérés par la chaîne d'application. Alternativement, le règlement peut utiliser Cevmos, l'exécution restant à la charge de la chaîne de candidature.



Celestia intègre un schéma de codage Reed-Solomon bidimensionnel et a conçu un schéma d'échantillonnage aléatoire pour vérifier la disponibilité des données et les récupérer, similaire à la méthode de validation utilisée par l'ETH.

Et Celestia présente également des différences significatives par rapport à l’ETH.

• Celestia se concentre sur la couche DA et la couche consensus, tandis que l'ETH a également servi de couche de règlement pour les Rollups.

• Celestia ne dispose pas de machine virtuelle complète de contrat intelligent Turing et ne prend donc pas en charge les contrats intelligents.

• Le rollup souverain de Celestia peut se diviser en plusieurs chaînes, contrairement au rollup d’ETH.

• Celestia n'a pas de contrats intelligents, des ponts avec des rollups souverains faciliteraient principalement le mouvement du jeton de couche DA.



L'écosystème de Celestia se développe rapidement.



DA hors chaîne

Les DA hors chaîne comprennent principalement

• Les comités de disponibilité des données (DAC) sont des parties de confiance qui fournissent ou attestent de la disponibilité des données. Les DAC sont également utilisés par certains validiums.

• Les comités de disponibilité des données de preuve de participation sont considérablement plus sécurisés que les DAC classiques car ils encouragent directement un comportement honnête. Ici, n'importe qui peut devenir validateur et stocker des données hors chaîne. Cependant, ils doivent fournir une « caution », qui est déposée dans un contrat intelligent.



Présentation des produits de disponibilité des données.

• ETH : ETH sert actuellement de couche de disponibilité des données pour les cumuls optimistes L2 et les cumuls zk. L'adoption de l'EIP4844 (Proto-Danksharding) offrira des avantages supplémentaires à L2. Bien que la capacité de stockage de l’ETH ne soit peut-être pas aussi grande que celle de Celestia, elle deviendra comparable une fois Danksharding pleinement mis en œuvre.

• Celestia : Celestia est conçu pour fonctionner comme une couche de consensus et de disponibilité des données. Le testnet Celestia a été mis en ligne en juin 2022 et sa conception modulaire innovante l'a rendu de plus en plus populaire depuis 2022. Celestia doit établir son propre écosystème et exister dans une relation compétitive avec Ethereum. De nombreux projets sont construits sur Celestia.

• Avail : Avail a été initialement lancé par Polygon en juin 2022. Cependant, suite au départ de son fondateur de Polygon, Avail est devenu un projet de blockchain modulaire indépendant et un testnet a été publié. Avail est un consensus autonome et une couche DA comme Celestia. Le réseau principal Avail devait être relié à Polygon et utiliser MATIC comme devise de base. Comparé aux jetons Celestia, MATIC est un jeton plus mature.

• EigenDA : EigenDA est une couche DA basée sur Ethereum qui incite les validateurs à maintenir le réseau via le re-staking ETH, éliminant ainsi le besoin d'une charge de démarrage comme celle requise par Celestia.

• Autres DA hors chaîne : Validium utilise le stockage hors chaîne pour la disponibilité des données, Ethereum pour le consensus et le règlement, et le cumul Validium pour l'exécution. Validium pourrait être progressivement supprimé à mesure que Celestia et Danksharding seront largement adoptés.



En conclusion, nous pensons,

• Une couche de disponibilité des données est une approche prometteuse et importante pour faire évoluer les blockchains.

• Les produits DA actuels ont leurs propres avantages et méritent tous une attention continue.

• La technologie de Celestia doit encore être vérifiée par le marché, et l’ETH et Celestia pourraient également converger techniquement à l’avenir.



4. Calcul décentralisé

Bien que nous ayons observé quelques projets informatiques décentralisés, nous pensons que le développement de l’informatique décentralisée en est encore à ses balbutiements. L’un des défis majeurs rencontrés dans ce domaine est de vérifier l’exactitude des calculs.



Plus d'explications

Une décentralisation totale n’est pas toujours nécessaire. Actuellement, il existe trois principaux types d'architectures DApp disponibles. Les services centralisés peuvent être bénéfiques dans les situations nécessitant des performances élevées et impliquant des calculs complexes et arbitraires.



Il semble que certaines personnes ne comprennent pas complètement les différences entre la couche consensus et la couche règlement. Pour clarifier, je développerai les quatre fonctions de la blockchain en utilisant le ZK Rollup d’Ethereum comme exemple.

1. Une fois les transactions effectuées sur la couche 2, elles sont soumises au séquenceur qui les regroupe et les regroupe avant de les soumettre au contrat intelligent sur la blockchain ETH. Au fur et à mesure que le rollup est ajouté à la chaîne ETH, le consensus sur l’ordre des transactions est confirmé et l’ETH devient la couche de consensus du Rollup. Comme les transactions de couche 2 sont stockées sur la blockchain ETH, ETH sert également de couche DA (Data Availability) pour la couche 2.

2. Les nœuds de couche 2 exécutent des transactions, modifient l'état global de la couche 2 et génèrent des preuves sans connaissance. La couche 2 sert de couche d'exécution.

3. La couche 2 soumet le ZKP à l'ETH, où le contrat ETH vérifie sa validité. Une fois la preuve acceptée, le nouvel état de la couche 2 est confirmé. ETH sert de couche de règlement pour le cumul de la couche 2 zk.



Il existe d'autres types de projets liés aux données, tels que :

1. Projets axés sur l'indexation de données en chaîne, telles que The Graph et Space and Time, ou sur l'indexation de données IPFS, telles que Filecoin Indexer.

2. Réseaux DNS, notamment LivePeer, Meson Network, Media.network et autres.

3. Marchés de réputation des nœuds de stockage comme Filgram, Filrep et Cidgravity, avec des exemples UI/UX tels que Web3.storage et NFT.storage.

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